เอนไซม์ ในระดับจุลภาคเราทุกคนประกอบด้วยเซลล์มองตัวเองในกระจกสิ่งที่คุณเห็นคือเซลล์ประมาณ 10 ล้านล้านเซลล์ที่แบ่งออกเป็น 200 ประเภทที่แตกต่างกันกล้ามเนื้อประกอบด้วยเซลล์กล้ามเนื้อตับจากเซลล์ตับและยังมีเซลล์ชนิดพิเศษที่สร้างเคลือบฟันหรือเลนส์ใสในดวงตา หากคุณต้องการเข้าใจวิธีการทำงานของร่างกาย คุณต้องเข้าใจเซลล์ทุกอย่างตั้งแต่การสืบพันธุ์ไปจนถึงการติดเชื้อ และไปจนถึงการซ่อมแซมกระดูกที่หักเกิดขึ้นที่ระดับเซลล์ หากคุณต้องการเข้าใจขอบเขตใหม่เช่นเทคโนโลยีชีวภาพและพันธุวิศวกรรมคุณต้องเข้าใจเซลล์ด้วยเช่นกัน
ใครก็ตามที่อ่านหนังสือพิมพ์หรือนิตยสารวิทยาศาสตร์ใดๆ จะรู้ว่ายีนเป็นข่าวใหญ่ในทุกวันนี้ต่อไปนี้คือคำศัพท์บางคำที่คุณมักพบ เทคโนโลยีชีวภาพ การประกบยีน จีโนมมนุษย์ พันธุวิศวกรรม รีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอ โรคทางพันธุกรรม การบำบัดด้วยยีนการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอการพิมพ์ลายนิ้วมือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกการทำโปรไฟล์กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก วิทยาศาสตร์ยีนและพันธุศาสตร์กำลังเปลี่ยนแปลงโฉมหน้าของการแพทย์ การเกษตรและแม้แต่ระบบกฎหมายอย่างรวดเร็ว เซลล์แบคทีเรียเมื่อเข้าใจวิธีการทำงานของแบคทีเรียคุณจะเข้าใจกลไกพื้นฐานของเซลล์ทั้งหมดในร่างกาย
หัวข้อที่น่าสนใจทั้งจากลักษณะส่วนตัวและข้อเท็จจริงที่ทำให้ข่าวเหล่านี้ชัดเจนและเข้าใจง่ายขึ้นมาก นอกจากนี้ เมื่อคุณเข้าใจวิธีการทำงานของเซลล์แล้วคุณจะสามารถตอบคำถามที่เกี่ยวข้องอื่นๆ เช่น ไวรัสคืออะไรและทำงานอย่างไรในระดับโมเลกุล ยาปฏิชีวนะคืออะไรและยาปฏิชีวนะทำงานอย่างไร ทำไมยาปฏิชีวนะไม่ฆ่าเซลล์ปกติ วิตามินคืออะไร ทำไมเราต้องกินทุกวัน สารพิษทำงานอย่างไรการมีชีวิตอยู่อย่างน้อยก็ในระดับเซลล์หมายความว่าอย่างไรคำถามทั้งหมดเหล่านี้มีคำตอบที่ชัดเจนเมื่อคุณเข้าใ วิธีการทำงานของเซลล์แล้วจึงเท่ากับหนึ่งในสิบของมิลลิเมตร
เซลล์ของมนุษย์ทั่วไปอาจมีขนาด 1 ใน 10 ของเส้นผ่านศูนย์กลางเส้นผม 10 ไมครอนมองลงไปที่นิ้วเท้าเล็กๆ มันอาจจะเป็นตัวแทนของเซลล์ 2 หรือ 3 พันล้านเซลล์หรือมากกว่านั้นขึ้นอยู่กับว่าคุณตัวใหญ่แค่ไหน ลองนึกภาพบ้านทั้งหลังเต็มไปด้วยถั่วฝักยาวถ้าบ้านคือนิ้วเท้าเล็กๆ เมล็ดถั่วก็คือเซลล์ที่มีหลายๆ เซลล์ แบคทีเรียเป็นเซลล์ที่ง่ายที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันแบคทีเรียเป็นเซลล์เดียวที่มีชีวิตแบคทีเรียเอสเชอริเชีย โคไล เป็นเรื่องปกติมีขนาดประมาณหนึ่งในร้อยของเซลล์มนุษย์ อาจยาวไมครอนและกว้างหนึ่งในสิบของไมครอน
ดังนั้นจึงมองไม่เห็นโดยไม่ใช้กล้องจุลทรรศน์เมื่อคุณติดเชื้อแบคทีเรียจะว่ายไปมารอบๆ เซลล์ขนาดใหญ่เหมือนกับเรือพายลำเล็กๆ ที่อยู่ข้างเรือขนาดใหญ่ แบคทีเรียนั้นง่ายกว่าเซลล์ของมนุษย์มากแบคทีเรียประกอบด้วยสิ่งห่อหุ้มภายนอกที่เรียกว่าเยื่อหุ้มเซลล์และภายในเยื่อหุ้มเซลล์เป็นของเหลวโดยที่เป็นน้ำเรียกว่าไซโตพลาสซึม ไซโตพลาสซึมอาจเป็นน้ำ 70 เปอร์เซ็นต์อีกร้อยละ 30 เต็มไปด้วยโปรตีนที่เรียกว่าเอนไซม์ที่เซลล์ผลิตขึ้นพร้อมด้วยโมเลกุลที่เล็กกว่า เช่น กรดอะมิโน โมเลกุลของกลูโคสและเอทีพีที่ใจกลางของเซลล์คือลูกบอลของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกคล้ายกับลูกบอลที่เป็นปึกแผ่นของเชือก
หากคุณยืดกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกนี้ออกเป็นสายยาวเส้นเดียว มันจะยาวอย่างไม่น่าเชื่อเมื่อเทียบกับแบคทีเรีย ยาวกว่าประมาณ 1,000 เท่าแบคทีเรียเอสเชอริเชีย โคไล มีรูปร่างแคปซูลที่โดดเด่นส่วนนอกของเซลล์คือเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งแสดงเป็นสีส้มในเชื้อเอสเชอริเชีย โคไลมีเยื่อหุ้มเซลล์ 2 ชิ้นที่อยู่ชิดกันซึ่งทำหน้าที่ปกป้องเซลล์ภายในเมมเบรนคือไซโตพลาสซึมซึ่งประกอบด้วยเอนไซม์ น้ำตาล เอทีพี และโมเลกุลอื่นๆ นับล้านที่ลอยอยู่ในน้ำอย่างอิสระที่ใจกลางของเซลล์คือกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกของมันกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกเป็นเหมือนลูกบอลที่พันกันเป็นก้อน
ไม่มีการป้องกันกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก ในแบคทีเรียลูกบอลที่เป็นก้อนจะลอยอยู่ในไซโตพลาสซึมที่อยู่ตรงกลางเซลล์ติดอยู่ที่ด้านนอกของเซลล์เป็นเส้นยาวที่เรียกว่า แฟลเจลลาซึ่งขับเคลื่อนเซลล์ไม่ใช่แบคทีเรียทั้งหมดที่มีแฟลเจลลาและไม่มีเซลล์ของมนุษย์ใดมีแฟลกเจลลานอกจากเซลล์สเปิร์ม เซลล์ของมนุษย์ซับซ้อนกว่าแบคทีเรียมาก ประกอบด้วยเยื่อหุ้มนิวเคลียสพิเศษเพื่อปกป้องกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิกเยื่อหุ้มเพิ่มเติมและโครงสร้าง เช่น ไมโตคอนเดรียและกอลไจแอปพาราตัสและคุณสมบัติขั้นสูงอื่นๆ อีกมากมาย
อย่างไรก็ตามกระบวนการพื้นฐานในแบคทีเรียและเซลล์ของมนุษย์นั้นเหมือนกัน ดังนั้นเราจะเริ่มด้วยแบคทีเรีย ถ้าคุณเข้าใจเอนไซม์ คุณก็เข้าใจเซลล์ แบคทีเรียเช่นเอสเชอริเชีย โคไล มีเอนไซม์ประมาณ 1,000 ชนิด ที่ลอยอยู่ในไซโตพลาสซึมในเวลาใดก็ตามเอนไซม์มีคุณสมบัติที่น่าสนใจอย่างมาก ซึ่งทำให้เป็นเครื่องจักรปฏิกิริยาเคมีขนาดเล็ก จุดประสงค์ของเอนไซม์ในเซลล์คือเพื่อให้เซลล์ทำปฏิกิริยาเคมีได้อย่างรวดเร็วปฏิกิริยาเหล่านี้ทำให้เซลล์สามารถสร้างสิ่งต่างๆ หรือแยกสิ่งต่างๆได้ตามต้องการนี่คือวิธีที่เซลล์เติบโตและสืบพันธุ์ในระดับพื้นฐานที่สุด
เซลล์เป็นเพียงถุงเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยปฏิกิริยาเคมีที่เอนไซม์เกิดขึ้นได้เอนไซม์สร้างจากกรดอะมิโนและเป็นโปรตีน เมื่อเอนไซม์ถูกสร้างขึ้นมันถูกสร้างขึ้นโดยการร้อยกรดอะมิโนระหว่าง 100 ถึง 1,000 ตัวเข้าด้วยกันตามลำดับที่เฉพาะเจาะจงและไม่ซ้ำกันจากนั้นสายโซ่ของกรดอะมิโนจะพับเป็นรูปร่างเฉพาะรูปร่างดังกล่าวช่วยให้เอนไซม์สามารถดำเนินปฏิกิริยาเคมีที่เฉพาะเจาะจงได้เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับปฏิกิริยาเคมีที่เฉพาะเจาะจงเอนไซม์เร่งความเร็วปฏิกิริยาอย่างมาก ตัวอย่างเช่น น้ำตาลมอลโตสนั้นทำมาจากกลูโคสสองโมเลกุลมาจับกัน
เอนไซม์มอลเทสมีรูปร่างในลักษณะที่สามารถทำลายพันธะและปลดปล่อยกลูโคสทั้ง 2 ชิ้นสิ่งเดียวที่มอลเทสทำได้คือทำให้โมเลกุลของมอลโทสแตกแต่ก็สามารถทำได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ เอนไซม์ประเภทอื่นๆ สามารถรวมอะตอมและโมเลกุลเข้าด้วยกันการแยกโมเลกุลออกจากกันและการรวมโมเลกุลเข้าด้วยกันเป็นสิ่งที่เอนไซม์ทำและมีเอนไซม์เฉพาะ สำหรับแต่ละปฏิกิริยาเคมีที่จำเป็นต่อการ ทำให้เซลล์ทำงานได้อย่างถูกต้องคุณสามารถดูได้จากแผนภาพด้านบนการทำงานพื้นฐานของ เอนไซม์ โมเลกุลของมอลโตสจะลอยเข้ามาใกล้และถูกจับที่ตำแหน่งเฉพาะของเอนไซม์มอลเทส
พื้นที่ทำงานของเอนไซม์จะทำลายพันธะจากนั้นโมเลกุลกลูโคสทั้งสองจะลอยออกไป คุณอาจเคยได้ยินเกี่ยวกับผู้ที่แพ้แลคโตสหรือคุณอาจประสบปัญหานี้ด้วยตนเองปัญหาเกิดขึ้นเนื่องจากน้ำตาลในแลคโตสไม่แตกตัวเป็นส่วนประกอบของกลูโคส ดังนั้นจึงไม่สามารถย่อยได้เซลล์ในลำไส้ของผู้ที่แพ้แลคโตสจะไม่ผลิตแลคเตสซึ่งเป็นเอนไซม์ที่จำเป็นในการสลายแลคโตส ปัญหานี้แสดงให้เห็นว่าการขาดเอนไซม์เพียงตัวเดียวในร่างกายมนุษย์สามารถนำไปสู่ปัญหาได้อย่างไรผู้ที่แพ้แลคโตสสามารถกลืนแลคเตสหนึ่งหยดก่อนดื่มนมและปัญหาจะได้รับการแก้ไข
ข้อบกพร่องของเอนไซม์จำนวนมากนั้นแทบจะแก้ไขได้ไม่ง่ายนักภายในแบคทีเรียมีเอนไซม์ประมาณ 1,000 ชนิดแลคเตสเป็นหนึ่งในนั้นเอนไซม์ทั้งหมดจะลอยอย่างอิสระในไซโตพลาสซึม เพื่อรอสารเคมีที่รู้จักว่าลอยผ่านไปมีหลายร้อยหรือล้านชุดของเอนไซม์แต่ละประเภทที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับความสำคัญของปฏิกิริยาต่อเซลล์และความถี่ที่จำเป็นต่อปฏิกิริยา
บทความที่น่าสนใจ พันธุกรรม อธิบายความรู้เกี่ยวกับการวินิจฉัยโรคทางพันธุกรรมหลายปัจจัย
