ตัวยับยั้งเอนไซม์

แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท

1. ตัวยับยั้งแบบผันกลับไม่ได้ (irreversible inhibitor) เกี่ยวกับการทำลายหรือเปลี่ยนแปลง functional group 1 หมู่หรือมากกว่าที่จำเป็นสำหรับแอกติวีตีบนโมเลกุลของเอนไซม์ ซึ่งตัวยับยั้งแบบนี้จะจับ กับเอนไซม์อย่างแน่นทั้งแบบโควาเลนท์และนอนโควาเลนท์ เช่น ไอโอโดอะซีตาไมด์ (iodoaceta mide) จะทำปฏิกิริยากับ หมู่ -SH ของซิสเตอีน โดยการเกิดเป็นพันธะโควาเลนท์
2. ตัวยับยั้ง แบบผันกลับได้ (reversible inhibitor) แบ่งเป็น 3 ชนิด
2.1 ตัวยับยั้งแบบแข่งขัน (competitive inhibitor) หมายถึง สารที่สามารถเข้า ไปแย่งสับสเตรทจับที่บริเวณแอกตีฟบนโมเลกุลของเอนไซม์ แล้วทำให้แอกติวีตีในการเร่งปฎิกิริยา ของเอนไซม์ลดลง โดยค่า KM เปลี่ยน แต่ Vmax คงที่ เช่น กรดมาโลนิกสามารถจับเอนไซม์ซักซินิก ดีไฮโดรเจเนส (succinic dehydrogenase) ในฏิกิริยาการออกซิไดส์กรดซักซินิกไปเป็นกรด ฟูมาริก เพราะมีโครงสร้างคล้ายกับกรดซักซินิก

2.2 ตัวยังยั้งแบบไม่แข่งขัน (noncompetitive inhibitor) หรือตัวยับยั้ง แบบผสม (mixed inhibitor) โดยตัวยับยั้งชนิดนี้จะเข้าไปจับที่บริเวณอื่นบนโมเลกุลของ เอนไซม์ที่ไม่ใช่บริเวณเร่งแต่ทำให้บริเวณเร่งเปลี่ยนไปจึงทำงานไม่ได้ เช่น Cu2+ Hg2+ และ Ag+ หรืออนุพันธ์ (derivative) ของมันสามารถทำปฏิกิริยากับ หมู่-SH ของซิสเตอีนทำให้โครงรูปสามมิติ (three dimensional conformation) ที่จำเพาะของเอนไซม์เสียไป ในกรณี noncompetitive inhibitor ค่า Vmax เปลี่ยนแปลง ส่วนกรณี mixed inhibitor จะมีการเปลี่ยนแปลงทั้งค่า KM และ Vmax

2.3 การยับยั้งแบบอันคอมเพติตีฟ (uncompetitive inhibition) การยับยั้ง แบบนี้เกิดขึ้นเมื่อตัวยับยั้งเข้ารวมเฉพาะกับเอนไซม์สับสเตรทคอมเพลกซ์เท่านั้นแบบไม่ผันกลับ เกิดเป็น ESI คอมเพลกซ์ ซึ่งจะไม่ได้ผลผลิตเกิดขึ้น ลักษณะเหมือนกับการยับยั้งแบบไม่แข่งขัน โดยไม่เกิดการ ผันกลับ (reversible) เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของสับสเตรท

อ้างอิง : http://www.vcharkarn.com/vcafe/53730

กลไกการทำงานของเอนไซม์

เอนไซม์ เป็นโปรตีนชนิดก้อนกลมชนิดหนึ่ง ที่ทําหน้าที่เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ในสิ่งมีชีวิต โดยจะไป ลดพลังงานก่อกัมมันต์ (Activation energy ; Ea) และทําให้อนุภาคของสารตั้งต้น (Substrate) ชนกันในทิศทางที่เหมาะสม มีผลทําให้ ปฏิกิริยาเกิดได้เร็วขึ้น ดังภาพ

                               จากกราฟ การหาพลังงานก่อกัมมันต์ (Ea) จากกราฟระหว่างพลังงานกับการดําเนินไปของปฏิกิริยาสามารถหาได้ โดยนําเอาพลังงานของสารตั้งต้นไปลบออกจากพลังงานที่จุดสูงสุดของการเกิดปฏิกิริยานั้นๆ ซึ่งเอนไซม์จะมีตำแหน่งที่ไปกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยา เรียกว่า Active site และมีขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ ดังภาพ

ภาพลักษณะโครงสร้างและการทำงาน Active site ของเอนไซม์

ภาพขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ แบบรวมโมเลกุล

ภาพขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ แบบสลายโมเลกุล (เช่น สารอาหาร)

อ้างอิง : http://nakhamwit.ac.th/pingpong_web/biochem_web/Enzyme_01.htm

โครงสร้างของเอนไซม์

เอนไซม์ส่วนใหญ่มีโครงสร้างเป็นโกลบูลาร์โปรตีน (globular protein) หรือโปรตีนก้อนกลม ประกอบด้วยกรดอะมิโนตั้งแต่ 100 – 300 หน่วย โครงสร้างสามมิติของเอนไซม์สามารถศึกษาได้โดยใช้เทคนิค X–ray crystallography และ NMR spectroscopy ในปัจจุบันศึกษาโครงสร้างของเอนไซม์และสารประกอบเชิงซ้อนของเอนไซม์กับสับสเตรต หรือตัวหน่วงปฏิกิริยาโดยเทคนิค X–ray crystallography ได้ก้าวหน้าไปมาก ทำให้ความเข้าใจเกี่ยวกับเอนไซม์มีมากขึ้น

โครงสร้างสามมิติของเอนไซม์ทั่วไปมีลักษณะเป็นโปรตีนก้อนกลม (globular protein) โดยสายของพอลิเพปไทด์จะพับกลับไปกลับมาจนมีรูปร่างกระชับใกล้เคียงกับทรงกลม โดยที่หมู่ไม่ชอบน้ำ ได้แก่ หมู่แอลคิลและอะโรมาติก จะฝังตัวอยู่ในทรงกลม หมู่ที่ชอบน้ำ เช่น หมู่ไฮดรอกซิล หมู่คาร์บอกซิล และหมู่อะมิโน จะกระจายตัวอยู่บนผิวนอกของทรงกลม ทำให้เอนไซมสามารถละลายน้ำได้ เอนไซม์จะมีบริเวณที่ทำหน้าที่จับยึดกับสับสเตรตเรียกว่า บริเวณรับ (binding site) ซึ่งขณะที่จับยึดเอนไซม์นั้นอาจเปลี่ยนแปลงรูปร่างไปให้เหมาะสมกับรูปร่างของสับสเตรต เมื่อเกิดการจับยึดแล้ว สับสเตรตก็จะเกิดปฏิกิริยาต่อไป อีกบริเวณหนึ่งของเอนไซม์เรียกว่า บริเวณเร่ง (catalytic site) ซึ่งอาจเป็นบริเวณเดียวกับหรืออยู่ใกล้กับบริเวณรับ (binding site)



อ้างอิง : http://www.promma.ac.th/main/chemistry/boonrawd_site/enzyme_structure.htm

สมบัติของเอนไซม์

ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตมีเอนไซม์มากมายหลายชนิด แม้แต่แบคทีเรียซึ่งเป็นจุลินทรีย์ที่มีขนาดเล็กมากจนไม่สามารถเห็นได้ด้วย ตาเปล่า แต่ละเซลล์ยังมีเอนไซม์มากกว่า 1,000 ชนิด ถ้าพิจารณาเอนไซม์ย่อยอาหาร จะเห็นว่ามีเอนไซม์หลายชนิดที่ทำหน้าที่ย่อยอาหาร  เช่น เอนไซม์ย่อยน้ำตาลชนิดต่างๆ เอนไซม์ซูเครสย่อยซูโครส เอนไซม์มอลเทสย่อยมอลโทส เอนไซม์แต่ละชนิดจะเร่งปฏิกิริยาเฉพาะบางซับสเตรตเท่านั้น ซูเครสย่อยซูโคสแต่จะไม่ย่อยซับสเตรตอื่น เช่น ไม่ย่อยมอลโทสแม้จะเป็นน้ำตาลด้วยกัน แสดงว่าเอนไซม์แต่ละชนิดจะมีสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเฉพาะบางปฏิกิริยาเท่า นั้น นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมเซลล์จึงต้องมีเอนไซม์นับเป็นจำนวนพันชนิด

ในการทำงานของเอนไซม์ โครงสร้างของเอนไซม์ก่อนและหลังปฏิกิริยาก็ยังเหมือนกันไม่มีการลี่ยนแปลง หรือแปรสภาพไปเป็นสารใหม่ แสดงว่าเอนไซม์ไม่ได้ทำปฏิกิริยากับซับสเตรต ถ้าเช่นนั้นขณะที่ปฏิกิริยาดำเนินอยู่นั้นเอนไซม์มีบทบาทอย่างไร มีผู้อธิบายว่า ขณะเกิดปฏิกิริยาเอนไซม์จับกับซับสเตรตทำให้มีการแปรสภาพของซับสเตรต เช่น มีการสลายพันธะหรือมีการสร้างพันธะของซับสเตรตขึ้นมาใหม่เกิดผลิตภัณฑ์ของ ปฏิกิริยาเคมี โดยที่โครงสร้างของเอนไซม์ไม่เปลี่ยนแปลง ดังภาพ บริเวณของเอนไซม์ที่จับกับซับสเตรต เรียกว่า แอกทีฟไซต์ (active site)




 

อ้างอิง : ชีววิทยา ม.ปลาย โดย นิพนธ์ ศรีนฤมล หนังสือเรียนวิชาชีววิทยา (เล่ม4) หลักสูตรมัธยมศึกษาตอนปลาย พ.ศ.2544 กระทรวงศึกษาธิการ