เนื้อหา
- เอนไซม์คืออะไรกันแน่?
- เอนไซม์ทำงานอย่างไร
- รุ่นล็อคและกุญแจ
- ฟังก์ชั่นของเอนไซม์มีผลต่ออะไร?
- โคเอนไซม์และโคแฟคเตอร์คืออะไร?
ตลอดเวลาโดยไม่มีการไตร่ตรองอย่างรอบคอบจากคุณล้านล้านเซลล์ในร่างกายของคุณกำลังเผชิญกับปฏิกิริยาทางเคมีจำนวนมหาศาลที่ทำให้คุณมีชีวิตและมีความสมดุล ในขณะที่ปฏิกิริยาเหล่านี้อาจเกิดขึ้นด้วยตัวเองให้เวลาเพียงพออัตรานี้จะไม่เร็วพอสำหรับความต้องการของร่างกายมนุษย์
เป็นผลให้ปฏิกิริยาทางชีวเคมีเกือบทั้งหมดได้รับความช่วยเหลือจากโปรตีนพิเศษที่เรียกว่า เอนไซม์ซึ่งเป็นสารชีวภาพ ตัวเร่งปฏิกิริยา ที่สามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาได้เร็วขึ้นเป็นล้านเท่า
การตัดของเอ็นไซม์นั้นสูงมาก เอนไซม์ที่รู้จักกันหลายร้อยแห่งสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเพียงปฏิกิริยาเดียวและปฏิกิริยาส่วนใหญ่สามารถกระตุ้นได้ด้วยเอนไซม์เฉพาะชนิดหนึ่งเท่านั้น
เอนไซม์คืออะไรกันแน่?
แม้ว่า กรดนิวคลีอิค โมเลกุลอาร์เอ็นเอ (กรด ribonucleic) บางครั้งสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่เอนไซม์เอนไซม์ที่แท้จริงคือ โปรตีนหมายความว่าพวกเขาประกอบด้วยโซ่ยาวของ กรดอะมิโน ที่พับเป็นรูปร่างเฉพาะ ในธรรมชาติมีกรดอะมิโน 20 ชนิดซึ่งร่างกายของคุณต้องการในปริมาณที่พอเหมาะ
ร่างกายของคุณสามารถทำสิ่งเหล่านี้ได้ครึ่งหนึ่งในขณะที่คนอื่น ๆ จะต้องกินเข้าไปในอาหาร สิ่งที่คุณต้องกินเรียกว่า กรดอะมิโนที่จำเป็น.
กรดอะมิโนทุกตัวมีอะตอมของคาร์บอนส่วนกลางรวมเข้ากับกลุ่มคาร์บอกซิลิกกรด (-COOH) ซึ่งเป็นอะมิโน (-NH)2) กลุ่มและโซ่ด้านข้างมักจะกำหนด "-R" ในแผนภาพเคมี
โซ่ด้านข้างเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมเฉพาะของกรดอะมิโน คำสั่งของกรดอะมิโนในโปรตีนนั้นเรียกว่า โครงสร้างหลัก. สตริงของกรดอะมิโนเรียกว่า polypeptide; โดยปกติแล้วเมื่อโมเลกุลถูกเรียกเช่นนี้มันไม่สมบูรณ์โปรตีนทำงาน แต่ชิ้นหนึ่ง
สายกรดอะมิโนสามารถจัดเรียงตัวเองในรูปแบบเกลียวเหมือนหรือแผ่นเหมือน; สิ่งนี้เรียกว่าโปรตีน โครงสร้างรอง. วิธีที่โมเลกุลจัดเรียงตัวเองเป็นสามมิติในที่สุดซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าระหว่างกรดอะมิโนในส่วนต่าง ๆ ของโมเลกุลเรียกว่า โครงสร้างตติยภูมิ.
เช่นเดียวกับหลายสิ่งหลายอย่างในโลกธรรมชาติรูปร่างที่เหมาะกับการใช้งาน นั่นคือรูปร่างของเอนไซม์จะกำหนดพฤติกรรมที่แม่นยำของมันรวมถึงความพยายามอย่างยิ่งที่จะ "หา" โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารตั้งต้น (นั่นคือโมเลกุลที่เอนไซม์ทำหน้าที่)
เอนไซม์ทำงานอย่างไร
เอนไซม์ทำกิจกรรมเร่งปฏิกิริยาอย่างไร คำถามนี้สามารถแบ่งออกเป็นสองคำถามที่เกี่ยวข้อง
หนึ่ง: อย่างไรในแง่ของการเคลื่อนที่ขั้นพื้นฐานของอะตอมเอ็นไซม์เร่งปฏิกิริยา? และสอง: คุณสมบัติพิเศษเกี่ยวกับโครงสร้างของเอนไซม์ช่วยให้สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร
วิธีที่เอนไซม์เร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็คือการทำให้เส้นทางเรียบระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของปฏิกิริยา ในปฏิกิริยาประเภทนี้ ผลิตภัณฑ์ (โมเลกุลที่เหลือหลังจากปฏิกิริยาสิ้นสุดลง) มีพลังงานรวมต่ำกว่า สารตั้งต้น (โมเลกุลที่เปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ระหว่างปฏิกิริยา)
เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาการรีดผลิตภัณฑ์จะต้องเอาชนะพลังงาน "โคก" ที่เรียกว่า พลังงานกระตุ้น (E).
ลองนึกภาพการขี่จักรยานครึ่งไมล์จากบ้านของคุณซึ่งเป็นจุดที่อยู่ในแนวตั้ง 100 ฟุตเหนือถนนรถแล่นของคุณ หากถนนปีนขึ้นไป 50 ฟุตก่อนจะลดลงอย่างรวดเร็ว 150 ฟุตเพื่อไปยังถนนคุณเห็นได้ชัดว่าคุณต้องเหยียบไปสักพักก่อนที่คุณจะเริ่มออกเดินทาง แต่ถ้าถนนที่ทอดยาวนั้นประกอบไปด้วยการลดระดับความยาวครึ่งไมล์ที่อ่อนโยนเหมือนกันคุณสามารถชายฝั่งได้ตลอดทาง
ผลของเอนไซม์จะเปลี่ยนสถานการณ์แรกเป็นวินาที ความแตกต่างของระดับความสูงยังคงเป็น 100 ฟุต แต่เค้าโครงโดยรวมไม่เหมือนกัน
รุ่นล็อคและกุญแจ
ในระดับความร่วมมือระดับโมเลกุลความซับซ้อนของเอนไซม์ - สารตั้งต้นมักจะอธิบายในแง่ของความสัมพันธ์ "ล็อคและกุญแจ": ส่วนหนึ่งของโมเลกุลของเอนไซม์ที่ผูกกับสารตั้งต้นเรียกว่า เว็บไซต์ที่ใช้งานอยู่มีรูปร่างเพื่อให้เข้ากันพอดีกับโมเลกุลของสารตั้งต้น
เช่นเดียวกับการเลื่อนกุญแจไปที่ล็อคและการเปลี่ยนมันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงล็อค (เช่นการเคลื่อนไหวของ deadbolt) ตัวเร่งปฏิกิริยาได้รับการทำงานของเอนไซม์โดยทำให้โมเลกุลของสารตั้งต้นเปลี่ยนรูปร่าง
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจส่งผลให้เกิดการลดลงของพันธะเคมีในสารตั้งต้นผ่านการบิดเบี้ยวทางกลไกทำให้โมเลกุลเพียงแค่ "ดัน" หรือ "บิด" เพียงพอที่จะเคลื่อนที่ไปยังรูปร่างของผลิตภัณฑ์ในที่สุด
บ่อยครั้งที่ผลิตภัณฑ์ที่จะมีอยู่ใน สถานะการเปลี่ยนแปลง ในขณะเดียวกันซึ่งมีลักษณะคล้ายกับตัวทำปฏิกิริยาและค่อนข้างคล้ายกับผลิตภัณฑ์
รูปแบบที่เกี่ยวข้องคือ พอดี แนวคิด. ในสถานการณ์สมมตินี้เอนไซม์และสารตั้งต้นไม่ได้ทำให้พอดีกับการล็อคและกุญแจ แต่ความจริงที่ว่าพวกมันสัมผัสกันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุที่ปรับการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์กับสารตั้งต้นให้เหมาะสมที่สุด
การเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นทำให้มันมีลักษณะคล้ายกับโมเลกุลการเปลี่ยนสถานะมากขึ้นซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายเมื่อปฏิกิริยาเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
ฟังก์ชั่นของเอนไซม์มีผลต่ออะไร?
แม้ว่าพวกเขาจะมีประสิทธิภาพเอนไซม์เช่นเดียวกับโมเลกุลชีวภาพทั้งหมดไม่สามารถอยู่ยงคงกระพันได้ เงื่อนไขเดียวกันหลายอย่างที่ทำลายหรือทำลายโมเลกุลอื่น ๆ รวมทั้งเซลล์และเนื้อเยื่อทั้งหมดสามารถชะลอการทำงานของเอนไซม์หรือหยุดพวกเขาจากการทำงานทั้งหมด
อย่างที่คุณทราบอุณหภูมิร่างกายของคุณจะต้องอยู่ในช่วงแคบ ๆ (ปกติประมาณ 97.5 ถึง 98.8 องศาฟาเรนไฮต์) เพื่อให้คุณมีสุขภาพที่ดี เหตุผลหนึ่งคือเอนไซม์หยุดทำงานอย่างถูกต้องหากอุณหภูมิของร่างกายสูงกว่าระดับนี้ - สิ่งที่คุณรับรู้ว่าเป็นไข้
นอกจากนี้สภาวะที่เป็นกรดสูงสามารถทำลายพันธะเคมีของเอนไซม์ได้ ความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและ pH ดังกล่าวเรียกว่า ขั้นเปลี่ยน ของเอนไซม์
นอกจากนี้ตามที่คุณคาดหวังปริมาณของเอนไซม์ที่เพิ่มขึ้นมีแนวโน้มที่จะเร่งปฏิกิริยาให้เร็วขึ้นในขณะที่การลดลงของความเข้มข้นของเอนไซม์จะช้าลง
ในทำนองเดียวกันการเพิ่มพื้นผิวมากขึ้นในขณะที่การรักษาปริมาณของเอนไซม์จะเพิ่มความเร็วในการเกิดปฏิกิริยาจนกระทั่งเอนไซม์นั้น "maxed out" และไม่สามารถเข้าร่วมกับสารตั้งต้นทั้งหมด
โคเอนไซม์และโคแฟคเตอร์คืออะไร?
สมมติว่าคุณไปเที่ยวปั่นจักรยานข้ามประเทศและได้รับการสนับสนุนตลอดทางโดยเพื่อน ๆ ที่ให้บริการเครื่องดื่มและเสื้อผ้าสดใหม่จากรถตู้
เพื่อนของคุณจะต้องการการสนับสนุนจากพวกเขาในระหว่างการเดินทางเช่นแก๊สสำหรับยานพาหนะและอาหารสำหรับลูกเรือ
หากการเดินทางของคุณอาจถูกมองว่าเป็น "ปฏิกิริยา" และลูกเรือแวนก็คือ "เอนไซม์" ที่ "เร่งปฏิกิริยา" การเดินทางของคุณร้านอาหารในเส้นทางก็อาจจะคิดว่า โคเอนไซม์ - ในด้านชีวเคมีสารที่ไม่ใช่เอนไซม์ แต่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเอนไซม์ที่จะทำงานได้ดีที่สุด
เช่นเดียวกับวัสดุพิมพ์โคเอ็นไซม์จะจับกับไซต์ที่ใช้งานของเอนไซม์โดยที่สารตั้งต้นจะถูกจับ แต่พวกมันจะไม่ถูกพิจารณาว่าเป็นสารตั้งต้น
โคเอ็นไซม์มักจะทำหน้าที่เป็นพาหะของอิเล็กตรอนหรือตำแหน่งเชื่อมต่อชั่วคราวสำหรับอะตอมหรือกลุ่มการทำงานที่ถูกถ่ายโอนระหว่างโมเลกุลในปฏิกิริยาโดยรวม ปัจจัยร่วม เป็นโมเลกุลอนินทรีย์เช่นสังกะสีที่ช่วยให้เอนไซม์ในสิ่งมีชีวิต แต่แตกต่างจากโคเอนไซม์พวกเขาไม่ได้ผูกกับที่ทำงานของเอนไซม์
ตัวอย่างของโคเอ็นไซม์ทั่วไป ได้แก่ :