
สภาพแวดล้อมในเซลล์มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ |
เอนไซม์แต่ละตัวจะมีค่า
pH ที่ทำงานได้ดีที่สุด ค่า pH นี้เรียกว่า optimum pH
และส่วนใหญ่จะอยู่ระหว่าง pH 5 ถึง pH 9 แต่เอนไซม์บางตัวอาจมีค่า pH ที่ทำงาน
ได้ดีที่สุด ต่ำมากหรือสูงมากก็ได้ เช่น pH 2 สำหรับเอนไซม์เปปซิน (pepsin)
และ
pH 10 สำหรับอัลคาไลน์ฟอสฟาเตส (alkaline phosphatase) เป็นต้น นั่นเป็นเพราะว่า
ความสามารถของเอนไซม์ในการจับกับตัวเข้าทำปฏิกิริยาและในการเร่งปฏิกิริยาอาจขึ้นอยู่
กับความสมดุลของประจุของหมู่ต่างๆ ในบริเวณเร่งและบริเวณจับของเอนไซม์ รวมทั้ง
ประจุของตัวเข้าทำปฏิกิริยาเองด้วย ที่ pH ต่ำหรือสูงเกินไปมักทำให้ประจุเปลี่ยนไปจน
ไม่เหมาะสมที่จะทำปฏิกิริยากัน นอกจากนี้ที่ pH สูงมากหรือต่ำมาก อาจทำให้โครงสร้าง
ของเอนไซม์เสียสภาพธรรมชาติไปด้วย
|
|
ภาพที่ 6.6 สิ่งแวดล้อมที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์
|
เมื่อเพิ่มอุณหภูมิมักจะทำให้ปฏิกิริยาเคมีทั่วๆ
ไปมีอัตราเร็วสูงขึ้น เพราะจะทำให้
้โมเลกุลของตัวทำปฏิกิริยามีพลังงานมากขึ้นและเพิ่มโมเลกุลที่มีพลังงานเพียงพอที่จะเข้าสู่
สภาพเปลี่ยน แต่สำหรับปฏิกิริยาของเอนไซม์ การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้อัตราเร็วของ
ปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นด้วย แต่ที่อุณหภูมิสูงเกินไปอาจทำให้เอนไซม์เสียสภาพธรรมชาติ
อัตราเร็ว
จะลดลงทันที
|
เอนไซม์บางตัวอาจไม่สามารถทำงานได้โดยตัวโปรตีนของมันเอง
ต้องมีสาร
โมเลกุลเล็กที่เรียกว่า โคแฟคเตอร์ (co-factor) ของเอนไซม์มาร่วมทำงานด้วย
โคแฟคเตอร์ มีอยู่สองชนิดใหญ่ๆ คือ อิออนของโลหะ และโคเอนไซม์ อิออนของโลหะ
อาจช่วยยึดตัวเข้าทำปฏิกิริยาและโครงร่างของเอนไซม์ หรือมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเร่ง
ปฏิกิริยาโดยตรงก็ได้ อิออนเหล่านี้จะไม่ถูกเปลี่ยนแปลงไปในปฏิกิริยา ส่วนโคเอนไซม์
นั้นเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ส่วนมากมีต้นกำเนิดมาจากวิตะมินที่ละลายน้ำได้
โคเอนไซม์
ทำหน้าที่ในปฏิกิริยาที่มีการโยกย้ายของหมู่เคมี อะตอม หรือ อิเล็กตรอน โดยการทำ
ปฏิกิริยากับตัวเข้าทำปฏิกิริยาเอง ดังนั้นโครงสร้างของโคเอนไซม์จึงอาจเปลี่ยนแปลง
ไปได้ระหว่างที่เกิดปฏิกิริยา และเมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลงแล้วโคเอนไซม์ต้องถูก
เปลี่ยนแปลงให้กลับมามีโครงสร้างเหมือนเมื่อตอนเริ่มต้น เอนไซม์จึงจะสามารถ
กลับมาทำงานในรอบใหม่ได้
|
การยับยั้งเอนไซม์หรือการทำให้ปฏิกิริยาเอนไซม์ดำเนินช้าลงหรือหยุดทำงานนั้น
มีความสำคัญมาก เนื่องจากเป็นวิธีที่จะควบคุมอัตราเร็วของกระบวนการเมแทบอลิซึม
ในร่างกาย เป็นกลไกการทำงานของยาและสารพิษบางชนิด สารโมเลกุลเล็กที่สามารถ
ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์แบ่งออกได้เป็นสองประเภท คือ ตัวยับยั้งแบบทวนกลับ
ไม่ได้ (irreversible inhibitor) และตัวยับยั้งแบบทวนกลับได้ (reversible-
inhibitor)
|
ตัวยับยั้งแบบทวนกลับไม่ได้จับกับเอนไซม์ด้วยพันธะที่มีความแข็งแรง
เช่น
พันธะโควาเลนต์ ทำให้เอนไซม์ไม่สามารถเร่งปฏิกิริยาและไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพ
ที่เร่งปฏิกิริยาได้ด้วย ส่วนตัวยับยั้งแบบทวนกลับได้มีอยู่สองชนิดคือ ตัวยับยั้งแบบ
แข่งขัน (competitive inhibitor) และ ตัวยับยั้งแบบไม่แข่งขัน
(non-
competitive inhibitor) ตัวยับยั้งแบบแข่งขันมักจะมีโครงสร้างคล้ายคลึงกับ
ตัวเข้าทำปฏิกิริยา จึงสามารถจับกับบริเวณเร่งของเอนไซม์ได้เช่นเดียวกับตัวเข้าทำ
ปฏิกิริยา เซลล์สามารถลบล้างฤทธิ์ของตัวยับยั้งแบบแข่งขันได้โดยเพิ่มความเข้มข้น
ของตัวเข้าทำปฏิกิริยาให้สูงขึ้น ส่วนตัวยับยั้งแบบไม่แข่งขันมีโครงสร้างไม่เหมือนกับ
ตัวเข้าทำปฏิกิริยา จึงสามารถจับกับเอนไซม์ได้ถึงแม้ว่าจะมีตัวเข้าทำปฏิกิริยาจับอยู่
ทำให้เกิดมีทั้ง โมเลกุลเชิงซ้อนซึ่งมีเอนไซม์จับกับตัวยับยั้ง (enzyme-inhibitor
complex) และ โมเลกุลเชิงซ้อนซึ่งมีเอนไซม์จับกับตัวเข้าทำปฏิกิริยาและ
ตัวยับยั้ง (enzyme-substrate-inhibitor complex) ซึ่งไม่สามารถ
ทำปฏิกิริยาต่อไปได้หรือทำปฏิกิริยาได้ไม่เหมือนเดิม |
|
ภาพที่ 6.7 ตัวยับยั้งเอนไซม์
|
|
|