เอนไซม์ ในร่างกายมีหน้าที่ช่วยการทำงานในระบบต่างๆ ของร่างมนุษย์อย่างไร

เอนไซม์ ผู้ช่วยในระบบต่างๆ ของร่างกายเรา

เอนไซม์ นับว่าเป็นสารชีวโมเลกุลภายในเซลล์ที่สำคัญต่อการมีชีวิต ของทุกชีวิต

เอนไซม์ (Enzyme) คือ สารชีวโมเลกุล (Biomolecule) ที่ประกอบขึ้นจากกลุ่มของโปรตีนชนิดต่าง ๆ มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ส่งเสริมให้กระบวนการต่าง ๆ ภายในร่างกายไม่ว่าจะเป็นกระบวนการสันดาป (Metabolism) กระบวนย่อยสลายสสารและโมเลกุลเพื่อพลังงาน (Catabolism) หรือกระบวนการสังเคราะห์สารต่าง ๆ (Anabolism) ของสิ่งมีชีวิตดำเนินไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

เอนไซม์เปรียบเสมือนกุญแจสำคัญที่ส่งเสริมการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตั้งแต่ไซนาโนแบคทีเรีย จนถึงสัตว์เลี้ยงลูกกด้วยนม อีกความหมายหนึ่งคือ ถ้าหากสิ่งมีชีวิตขาดเอนไซม์ ร่างกายของจะอ่อนแอลงเรื่อยๆ และตายในที่สุด ดังนั้น เอนไซม์จึงเปรียบเหมือนผู้ช่วยในระบบต่างๆ ของร่างกาย ทำหน้าที่ ช่วยเร่งปฏิกิริยาเคมีที่จำเพาะ (Specific catalyst) ซึ่งจะทำงานร่วมกับสารชีวเคมีอื่น ได้แก่ โคเอนไซม์ (Co-enzymes) ซึ่งร่างกายได้รับจากสารอาหารจำพวกพวก วิตามิน และแร่ธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย แต่ถ้ามีเฉพาะวิตามิน และแร่ธาตุนั้น จะไม่สามารถกระตุ้นการทำงานภายในเซลล์ได้ หากไม่ได้ทำงานร่วมกับเอนไซม์

บทบาทหน้าที่และหลักการทำงานของเอนไซม์

เอนไซม์เปรียบเสมือนกุญแจสำคัญที่ส่งเสริมการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ทำหน้าที่ย่อยสลายและช่วยดูดซึมสารอาหาร ส่งเสริมให้ปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ดำเนินไปอย่างสมดุล เพื่อร่างกายดำรงอยู่ได้อย่างไม่เสื่อมถอยหรือเกิดโรคภัยไข้เจ็บที่ส่งผลถึงชีวิต ดังนั้น เอนไซม์จึงทำหน้าที่เสมือนผู้ช่วยของระบบภายในต่าง ๆ

โดยเฉพาะการทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีที่สำคัญ ซึ่งมีหน้าที่จำเพาะ (Specific catalyst) ต่อสารตั้งต้น (Substrate) ที่ถูกกำหนดไว้ในตำแหน่งที่เฉพาะเจาะจง (Active Site) เท่านั้น เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น เพื่อสร้างสารประกอบเอนไซม์รวมกับสารตั้งต้น (Enzyme-Substrate complex) ก่อนเปลี่ยนสารตั้งต้นให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ (Product) ที่ต้องการ โดยไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงหรือการรบกวนต่อปฏิกิริยาเคมีอื่น ๆ

เอนไซม์, สับสเตรต, การทำงานของเอนไซม์, กลไกลของเอนไซม์
ภาพแสดงกลไกการย่อยสารตั้งต้นของเอนไซม์

(เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: NGT x SaySci Ep.2 “ผลไม้เปลี่ยนสีจากเอนไซม์”)

คุณสมบัติของเอนไซม์

1. เอนไซม์มีโครงสร้างหลักเป็นสารประกอบจำพวกโปรตีนต่าง ๆ ทั้งพอลิเพปไทด์ (Polypeptide) สายเดี่ยว หรือหลายสายที่รวมตัวอยู่ด้วยกัน ซึ่งเอนไซม์แต่ละชนิดมีโครงสร้างที่จำเพาะและถูกกำหนดตามลำดับการเรียงตัวของกรดอะมิโน (Amino Acids) ภายในโมเลกุล นอกจากนี้ ยังมี “โฮโลเอนไซม์” (Holoenzyme) อีกหลายชนิด ซึ่งมีสารประกอบอื่นที่ไม่ใช่โปรตีนรวมอยู่ด้วย อาจเป็นโคแฟกเตอร์ (Cofactor) สารประกอบที่มีไอออนของโลหะหรือโคเอนไซม์ (Coenzyme) ที่เป็นสารประกอบอินทรีย์ในโมเลกุล เป็นต้น

2. เอนไซม์แต่ละชนิดมีหน้าที่เฉพาะของตนและจะทำปฏิกิริยาเคมีจำเพาะกับสารตั้งต้น (Substrate) ที่ถูกกำหนดไว้เท่านั้น อย่างเช่น เอนไซม์ชนิดย่อยไขมันจะไม่ทำหน้าที่ย่อยแป้งหรือคาร์โบไฮเดรต ยกเว้นเอนไซม์บางชนิดที่มีความเฉพาะเจาะจงต่ำที่อาจสามารถเร่งปฏิกิริยาของสารเริ่มต้นที่คล้ายคลึงกันได้

3. เอนไซม์จะยังคงสภาพเดิมทั้งคุณสมบัติ โครงสร้างและปริมาณภายหลังการเกิดปฏิกิริยา เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา เอนไซม์จะกลับสู่สภาวะตั้งต้นเพื่อรอสารตั้งต้นตัวใหม่อีกครั้ง

4. เอนไซม์ทำงานโดยการเข้าไปลดพลังงานกระตุ้น (Activation Energy) ของปฏิกิริยา ทำให้ปฏิกิริยาต่าง ๆ สามารถเกิดได้ง่ายและรวดเร็วยิ่งขึ้น ในขณะที่ใช้พลังงานไปเพียงน้อยนิด ซึ่งหากไม่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ร่างกายอาจต้องสูญเสียพลังงานในปริมาณสูงยิ่งกว่าเพื่อให้เกิดผลลัพธ์ตามที่ร่างกายต้องการ

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการทำงานของเอนไซม์

อุณหภูมิ : อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานโดยทั่วไปของเอนไซม์ อยู่ในช่วง 25 ถึง 40 องศาเซลเซียส ซึ่งหากอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้เอนไซม์สูญเสียโครงสร้างและส่งผลให้ไม่สามารถเข้าร่วมกับสารตั้งต้นที่ต้องการได้

ความเป็นกรดเบส : ค่า pH 6 ถึง 7.5 คือ ช่วงที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ แต่อย่างไรก็ตาม มีเอนไซม์บางชนิดสามารถทำงานได้ดีในสภาพความเป็นกรดเบสที่จำเพาะเจาะจง

ปริมาณและความเข้มข้นของสาร : ทั้งของเอนไซม์และสารตั้งต้น ซึ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแปรผันตามความเข้มข้นของสารเหล่านี้ ถ้าหากความเข้มข้นของสารตัวใดตัวหนึ่งมีมากเกินไป อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเข้าสู่สภาวะคงที่ เนื่องจากไม่มีเอนไซม์และซับสเตรดเหลือพอที่จะทำปฏิกิริยาขึ้นอีก

ตัวอย่างของเอนไซม์ที่มีผลต่อการย่อยอาหาร : ป้อนกล้วยเด็กก่อน 6 เดือน…เสี่ยงตาย!! (ชัวร์หรือ?)

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Medthai – https://medthai.com/เอนไซม์/
คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล – https://www.si.mahidol.ac.th/department/Biochemistry/home/MD/นศพ.57/เอนไซม์นศพ2557-อ.ชยานนท์.pdf
มหาวิทยาลัยขอนแก่น – https://ag2.kku.ac.th/eLearning/137748/Doc/Chapter%206%20Enzymes.pdf
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ – http://asp.plastics.or.th:8001/files/article_file/20181016080536u.pdf


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : รายการอาหารที่มีเอนไซม์สูง

เรื่องแนะนำ

ทําไมเราถึงชอบสิ่งที่เราชอบ

คุณคิดว่าตัวเองรสนิยมดีใช่ไหมกับ สิ่งที่ชอบ แต่ไม่ใช่ตัวคุณหรอกที่ควรได้รับคําชม นั่นเป็นเพราะพันธุกรรมของคุณ จุลินทรีย์ในตัวคุณ และสิ่งแวดล้อมของคุณต่างหาก คงไม่มีสิ่งใดบ่งบอกถึงความเป็นตัวเราได้ดีเท่ากับรสนิยมของเราอีกแล้ว ไม่ว่าจะเป็นอาหาร ไวน์ คู่รัก หรือผู้ลงสมัครรับเลือกตั้ง รสนิยมของเราเป็นตัวแทนอัตลักษณ์ของเรา จึงฟังดูเข้าท่าถ้าผมจะคิดว่า ความชอบและไม่ชอบของผมก่อร่างสร้างจากการใคร่ครวญอย่างรอบคอบ และการตัดสินใจด้วยเหตุผล ผ่านทางเลือกต่างๆที่ผมพอจะควบคุมได้ แล้วผมก็ได้รู้จักกับ ท็อกโซพลาสมา กอนดิไอ ในงานวิจัยของผมที่โรงเรียนแพทย์ มหาวิทยาลัยอินดีแอนา ผมสังเกตว่าปรสิตเซลล์เดียว ที. กอนดิไอ นี้ สามารถเปลี่ยนพฤติกรรมของเจ้าบ้านที่มันอาศัยอยู่ได้ มันทำให้หนูไม่กลัวแมว ในงานวิจัยบางชิ้นบอกว่า มันอาจเปลี่ยนบุคลิกภาพในมนุษย์ด้วย การศึกษาเหล่านี้ทำให้ผมสงสัยว่า จะมีสิ่งอื่นๆที่เราไม่ได้สังเกต หล่อหลอมให้เราเป็นอย่างที่เราเป็น กำหนดสิ่งที่เราชอบและไม่ชอบหรือเปล่า ตอนผมค้นงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ผมก็พบกับความจริงที่รบกวนใจว่า การกระทำของเราถูกควบคุมด้วยพลังทางชีวภาพที่ซุกซ่อนอยู่ พูดอีกอย่างคือ เราควบคุมรสนิยมส่วนตัวของเราได้น้อยมากหรือไม่ได้เลย พฤติกรรมและความพึงพอใจต่างๆ ของเราได้รับอิทธิพลอย่างลึกซึ้งจากองค์ประกอบทางพันธุกรรม จากปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมของเราที่ส่งผลต่อยีน และจากยีนอื่นๆ ที่แทรกซึมเข้ามาในระบบร่างกายจากจุลินทรีย์นับไม่ถ้วนที่อาศัยอยู่ในตัวเรา ผมว่าเรื่องนี้อาจฟังดูไร้สาระ เราถูกสอนว่าเราสามารถเป็นอะไรก็ได้ที่อยากเป็น ทำอะไรก็ได้ที่อยากทำ เรารู้สึกเหมือนเราเลือกหยิบอาหารที่ชอบ เลือกคนที่เรามอบความรักให้ หรือเลือกกาบัตรเลือกตั้งไปตามสัญชาตญาณ การบอกว่าเราเป็นหุ่นยนต์มีเลือดเนื้อที่อยู่ใต้อิทธิพลของพลังที่มองไม่เห็นนั้นเป็นเรื่องบ้าบอคอแตก แต่หลังจากที่ผมถูกใครๆ ถามว่า ทำไมผมถึงไม่ชอบผักหลายชนิดที่คนส่วนใหญ่ชอบกัน ผมรู้สึกเหมือนตัวเองมีบางอย่างผิดปกติ ทำไมผมถึงไม่ชอบบร็อกโคลีนะ […]

เพิ่มพลังต่อสู้กับเซลล์มะเร็ง

ปัจจุบัน การบำบัดด้วยภูมิคุ้มกัน (immunotherapy) เป็นสาขาที่กำลังมาแรงที่สุด ด้วยการส่งเซลล์ที (T cell) ออกไปไล่ล่าและสังหารผู้บุกรุกแปลกปลอมอย่างเซลล์มะเร็ง

ดาวอังคารในภาพถ่ายน่าทึ่งจากโครงการสำรวจอวกาศ

  ดาวอังคารเผยโฉมอย่างน่าตื่นตาในภาพถ่ายที่รวบรวมจาก 20 ปีที่องค์การนาซาส่งรถสำรวจขึ้นไปปฏิบัติงานบนพื้นผิวดาวอังคาร เรื่อง        แฮนนา แลง ภาพถ่าย   องค์การนาซา ย้อนหลังไปเมื่อปี 1997 ยานมาร์สพาทไฟน์เดอร์ (Mars Pathfinder) ลงจอดบนดาวอังคารและสำรวจพื้นผิวอยู่นานสามเดือน โดยวิเคราะห์บรรยากาศของดาวอังคารและสภาพภูมิอากาศ ตลอดจนประเมินองค์ประกอบของหินและดิน นับตั้งแต่ยานพาทไฟน์เดอร์เป็นต้นมา มียานหรือรถสำรวจของนาซาอีก 8 คัน/ลำ ได้สำรวจดาวอังคาร รถสำรวจสปิริตและออปพอร์ทูนิตีลงจอดบนพื้นผิวดาวอังคารเมื่อปี 2004 โดยมีภารกิจเสาะหาหลักฐานของน้ำ รถสำรวจทั้งสองถ่ายภาพหลายพันภาพของพื้นผิวหินของดาวอังคารและรวบรวมข้อมูลที่ทำให้นักวิจัยเชื่อว่า ครั้งหนึ่งดาวอังคารเคยเป็นดาวเคราะห์ชุ่มชื้น นับจากนั้น รถสำรวจสปิริตก็หยุดทำงาน ขณะที่รถสำรวจออปพอร์ทูนิตียังทำงานต่อไป รถสำรวจคิวริออซิตีซึ่งเป็นรถสำรวจขนาดใหญ่ที่สุดและก้าวหน้าที่สุดที่ส่งขึ้นไปยังดาวอังคารลงจอดเมื่อเดือนสิงหาคม ปี 2012 รถติดตั้งกล้องถ่ายภาพ 17 ตัว เครื่องยิงเลเซอร์ และหัวเจาะที่สามารถเก็บตัวอย่างฝุ่นหิน โดยหวังว่าจะพบหินที่ก่อตัวในน้ำ  เมื่อไม่นานมานี้ คิวริออซิตีได้ส่งรายละเอียดใหม่ๆ กลับมายังนาซาเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมทะเลสาบโบราณในบริเวณหุบอุกกาบาตเกล (Gale Crater) ของดาวอังคาร ในฤดูใบไม้ผลิปี 2018 นาซามีกำหนดส่งภารกิจอินไซต์ (Insight Mission) ขึ้นไปศึกษาพื้นที่ชั้นในของดาวอังคารและวางแผนจะส่งรถสำรวจอีกคันในปี 2020 เพื่อศึกษาสภาพแวดล้อมที่ครั้งหนึ่งอาจมีสภาพเอื้อต่อชีวิตขนาดเล็กจิ๋ว

ครั้งหนึ่งอาจมีน้ำอยู่บนพื้นผิวดวงจันทร์

การศึกษาชิ้นใหม่ 2 หัวข้อที่จะช่วยตอบคำถามที่แสนลึกลับของวัฏจักร น้ำบนดวงจันทร์ และอาจจะได้เบาะแสเกี่ยวกับทรัพยากรน้ำบนดวงจันทร์ให้แก่นักบินอวกาศในอนาคต ในปีนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นคว้าวิจัยเรื่องน้ำบนพื้นผิวของดวงจันทร์ และมีการตีพิมพ์ลงในวารสารเนเจอร์แอสโตรโนมี (Nature Astronomy) ยืนยันเรื่องการมีอยู่ของ น้ำบนดวงจันทร์ การศึกษาเรื่องแรก คือหลักฐานเรื่องโมเลกุลของน้ำที่เกาะติดหรือถูกหุ้มอยู่ภายในพื้นผิวดวงจันทร์ที่แสงแดดส่องถึง การศึกษาเรื่องที่สองเกี่ยวกับการจำลองพื้นที่เล็ก ๆ บนดวงจันทร์ที่เกิดเงา พบว่าพื้นที่ 39,856 ตารางกิโลเมตร ซึ่งเป็นพื้นที่เทียบเท่ากับสนามฟุตบอลเกือบ 7,500,000 แห่ง พบว่าบริเวณดังกล่าวมีอากาศเย็นพอที่จะเก็บน้ำแข็งได้ประมาณร้อยละ 20 ของพื้นที่ที่เกิดเงา จากการตรวจสอบรูปแบบของน้ำ และบริเวณที่พบน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะเข้าใจวัฏจักรน้ำบนดวงจันทร์ซึ่งแตกต่างจากบนโลกมากขึ้น การก่อตัวของน้ำบนดวงจันทร์อาจจะประกอบด้วยไฮโดรเจนจากระบบสุริยะทําปฏิกิริยากับออกซิเจนบนพื้นผิวดวงจันทร์ การศึกษาชิ้นนี้มีความสําคัญสําหรับมนุษย์ในอนาคตที่เดินทางไปยังดวงจันทร์ รวมทั้งภารกิจอาร์ตาของนาซาที่กำลังจะเกิดขึ้น ซึ่งเป็นภารกิจที่จะมีผู้หญิงคนแรกไปเยียบผิวดวงจันทร์ การค้นพบน้ำและน้ำแข็งในอนาคตจึงอาจจะเป็นเหมืองทรัพยากรที่ใช้แปลงเป็นเชื้อเพลิงสำหรับงานสำรวจบนดวงจันทร์   โลกของน้ำ ดวงจันทร์ถือเป็นสถานที่ที่มีความผันผวนของอุณหภูมิสูงมาก โดยในกลางวันอาจขึ้นไปสูงสุด 121 องศาเซลเซียส และในช่วงกลางคืนอาจมีอุณหภูมิติดลบต่ำสุดที่ -133 องศาเซลเซียส หากไม่มีชั้นบรรยากาศป้องกันที่หนาพอ น้ำอาจจะระเหยหายไปในอวกาศได้อย่างรวดเร็ว นักวิจัยมองหาร่องรอยจำเพาะของน้ำบนพื้นผิวดวงจันทร์ด้วยแสงอินฟราเรด เคซีย์ ฮอนนิบัลล์ นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซา และผู้เขียนบรรยายการศึกษาเกี่ยวกับโมเลกุลของน้ำ การวิเคราะห์ก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมอินฟราเรดที่ทั้งน้ำและไฮดรอกซิลเกิดการเรืองแสง ด้วยการเลือกส่วนที่แตกต่างกันของสเปกตรัม “ ฉันไม่รู้จริง ๆ […]