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

แรงพยุง หรือแรงลอยตัว (Buoyant Force)

เรือเดินสมุทรน้ำหนักหลายร้อยตันสามารถลอยอยู่บนผิวน้ำได้ ด้วยหลักการของความหนาแน่นและ แรงพยุง แรงพยุง (Buoyant force) หรือ แรงลอยตัว คือแรงลัพธ์ของธรรมชาติที่เกิดจากการต่อต้านของของไหล (Fluids) ซึ่งเป็นได้ทั้งของเหลวและก๊าซ กระทำต่อวัตถุโดยรอบ หรือส่วนของวัตถุซึ่งจมอยู่ในของไหลนั้นๆ กับแรงโน้มถ่วง (Gravitational force) ของโลก ส่งผลให้วัตถุสามารถลอยตัวหรือจมลงในของไหลนั้นๆ โดยผลลัพธ์ของแรงพยุงที่มีต่อวัตถุซึ่งจมอยู่ในของไหล เกิดขึ้นได้ใน 3 ลักษณะ คือ วัตถุลอยตัว เกิดขึ้นเมื่อแรงพยุงของของไหลมากกว่าน้ำหนักของวัตถุ และเมื่อของไหลมีความหนาแน่นมากกว่าความหนาแน่นของวัตถุ วัตถุจมลง เมื่อแรงพยุงของของไหลน้อยกว่าน้ำหนักของวัตถุ และเมื่อของไหลมีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของวัตถุ วัตถุลอยปริ่มที่ขอบของไหล หรือที่เรียกว่า “การลอยตัวเป็นกลาง” (Neutral buoyancy) เกิดสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงพยุง เมื่อแรงพยุงและน้ำหนักของวัตถุเท่ากันหรือมีค่าใกล้เคียงกัน และเมื่อของไหลมีความหนาแน่นเท่ากับความหนาแน่นของวัตถุ ดังนั้น ความหนาแน่นจึงเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการลอยตัวหรือจมลงของวัตถุในของไหล ความหนาแน่น (Density) คือ อัตราส่วนระหว่างมวล (Mass) และปริมาตร (Volume) ของวัตถุ ซึ่งในธรรมชาติหากวัตถุมีความหนาแน่นมากกว่าย่อมมีน้ำหนักมากกว่าในปริมาตรที่เท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว เรามักคิดว่าวัตถุที่มีน้ำหนักมาก ควรจมลงในของเหลวมากกว่าวัตถุที่มีน้ำหนักเบากว่า แต่ตามหลักการทางวิทยาศาสตร์นั้น หากวัตถุมีน้ำหนักเท่ากัน แต่มีความหนาแน่นและขนาดที่ต่างกัน หรือทำมาจากวัสดุที่ต่างกัน […]

ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gases)

ก๊าซเรือนกระจก เป็นประเด็นที่รับความสนใจจากประชาคมโลกมาเป็นเวลาหลายทษวรรษ ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gases) คือ กลุ่มก๊าซในชั้นบรรยากาศโลกที่สามารถกักเก็บและดูดกลืนคลื่นความร้อนหรือรังสีอินฟราเรด (Infrared) ที่ส่งผ่านลงมายังพื้นผิวโลกจากดวงอาทิตย์ได้ดี ก่อนทำการปลดปล่อยพลังงานดังกล่าวออกมาในรูปของความร้อน ซึ่งทำให้โลกเกิด “ภาวะเรือนกระจก” ที่สามารถช่วยรักษาสมดุลของอุณหภูมิพื้นผิวดาวเคราะห์ไว้ได้ โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศอย่างฉับพลันในช่วงระหว่างกลางวันและกลางคืน ส่งผลให้โลกมีอุณหภูมิที่อบอุ่นและเหมาะสมต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต ก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญประกอบไปด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide): CO2  เป็นก๊าซเรือนกระจกที่ถูกปลดปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโลกสูงสุด (ร้อยละ 75) และเป็นตัวการที่ทำให้เกิดการสะสมพลังงานความร้อนในชั้นบรรยากาศมากที่สุด คาร์บอนไดออกไซด์มีอายุอยู่ในชั้นบรรยากาศได้นานถึง 200 ปี โดยมีแหล่งกำเนิดในธรรมชาติจากการระเบิดของภูเขาไฟและการย่อยสลายของอินทรียวัตถุ ขณะที่ในปัจจุบันนี้ มนุษย์กลายมาเป็นตัวการหลักในการสร้างและปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ จากการเผาไม้เชื้อเพลิงฟอซซิลต่างๆ เช่น ถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ รวมถึงการตัดไม้ทำลายป่า ซึ่งมีส่วนต่อการปลดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์มากถึง 1 ใน 3 ของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากกิจกรรมมนุษย์ทั้งหมด มีเทน (Methane): CH4 เป็นก๊าซเรือนกระจกที่ถูกปลดปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโลกมากเป็นลำดับที่ 2 (ร้อยละ 16) เป็นก๊าซในธรรมชาติที่เกิดจากย่อยสลายของเสียต่างๆ แต่มีเทนร้อยละ 60 ในชั้นบรรยากาศเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การกำจัดขยะด้วยวิธีการฝังกลบ การเผาไม้เชื้อเพลิง […]

ไขปริศนา “The Pool” จระเข้ปีนขึ้นท่อได้จริงไหม?

จระเข้ปีนขึ้นท่อได้ด้วยหรือ? ขอบอกให้รู้ว่าหางของจระเข้แข็งแรงกว่าที่คิด! และอันที่จริงในต่างประเทศพวกมันยังปีนต้นไม้ ปีนรั้ว กันเป็นว่าเล่น