ปฏิกิริยาทางเคมี

ปฏิกิริยาทางเคมี สอดคล้องกับการลดพลังงานกระตุ้นที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาเคมีและชีวภาพ การเร่งปฏิกิริยาลดปริมาณพลังงานที่ต้องการทำได้โดยตัวเร่งปฏิกิริยาที่สอดคล้องกับเอนไซม์ในชีววิทยา ในโรคที่เกิดจากเอนไซม์คุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์สามารถลดลงหรือยกเลิกได้

การเร่งปฏิกิริยาคืออะไร?

เอนไซม์มีงานพิเศษในร่างกายมนุษย์ เนื่องจากการทำงานของเอนไซม์แต่ละชนิดอาจแตกต่างกันโดยทั่วไปแล้วพวกมันทั้งหมดมีภารกิจเดียวกันและมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันเพื่อตอบสนองงานนี้ งานหลักของเอนไซม์ทั้งหมดคือการเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นชีวเคมีจึงกล่าวว่าพวกมันมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา

แปลตามตัวอักษร catalysis หมายถึง "การสลายตัว" จุดเน้นของการเร่งปฏิกิริยาคือพลังงานกระตุ้น ดังนั้นเคมีจึงอธิบายถึงปริมาณพลังงานที่จำเป็นอย่างยิ่งในระบบปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาเคมีของคู่ปฏิกิริยาทั้งสอง ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกใช้เพื่อลดพลังงานกระตุ้นและทำให้สารตั้งต้นทั้งสองทำปฏิกิริยาในระบบปฏิกิริยาได้แม้พลังงานต่ำ ในระบบปฏิกิริยาทางชีวภาพเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาจะลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเคมีบางชนิดและทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมี

ในบริบทของการเร่งปฏิกิริยาในแง่หนึ่งความน่าจะเป็นของกระบวนการเกิดปฏิกิริยาที่ประสบความสำเร็จจะเพิ่มขึ้นและในทางกลับกันความเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นในบางครั้ง การเปลี่ยนแปลงของสมดุลทางเคมีจะไม่เกิดขึ้นในบริบทของการเร่งปฏิกิริยา

เคมีแยกแยะการเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันจากการเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน Biocatalysis ไม่สอดคล้องกับรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งหรือรูปแบบอื่น มันเป็นรูปแบบอิสระของการเร่งปฏิกิริยา

ฟังก์ชันและงาน

Biocatalysis สอดคล้องกับการควบคุมการนำไปใช้หรือการเร่งปฏิกิริยาเคมีในสภาพแวดล้อมทางชีวภาพ เอนไซม์ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพในกระบวนการนี้ เอนไซม์แต่ละชนิดประกอบด้วยโปรตีนเป็นส่วนใหญ่ซึ่งบางส่วนเกี่ยวข้องกับปัจจัยร่วม ปฏิกิริยาทางชีวเคมีเกือบทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตมีตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์

Biocatalysis ถูกนำไปใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพโดยใช้เอนไซม์ที่แยกได้หรือมีชีวิต ตัวอย่างของการวิเคราะห์ทางชีวภาพสามารถพบได้ในโรงเบียร์เบียร์ซึ่งมีการใช้กระบวนการทางชีวภาพโดยใช้แบคทีเรียเชื้อราหรือยีสต์ อุตสาหกรรมยาใช้การวิเคราะห์ทางชีวภาพเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาที่ไม่สามารถทำได้

ในร่างกายมนุษย์การเร่งปฏิกิริยาเกิดขึ้นตลอดเวลาซึ่งเอนไซม์จะเร่งปฏิกิริยาบางอย่าง เอนไซม์มีความเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิตเช่นและส่วนใหญ่ควบคุมปฏิกิริยาทางชีวเคมีในกระบวนการเผาผลาญ ตัวอย่างเช่นพวกมันควบคุมการย่อยอาหาร แต่ยังเกี่ยวข้องกับการถอดความและการจำลองดีเอ็นเอในรูปแบบของโพลีเมอเรส

ปฏิกิริยาทางชีวเคมีส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีเอนไซม์ในอัตราที่ช้าเล็กน้อย เอนไซม์เร่งความสำเร็จของสมดุลทางเคมีโดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงอะไรในสมดุล

เอนไซม์มีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาเนื่องจากสามารถลดพลังงานกระตุ้นในปฏิกิริยาเคมีได้ พลังงานนี้สอดคล้องกับปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ล่วงหน้าเพื่อเริ่มปฏิกิริยา ในระหว่างปฏิกิริยาสารตั้งต้นจะเปลี่ยนเป็นสถานะการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เอื้ออำนวยอย่างมีพลัง พลังงานกระตุ้นจะบังคับให้สารตั้งต้นเข้าสู่สถานะการเปลี่ยนแปลง ผลของการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์จะเข้ามาแทรกแซง ณ จุดนี้ในปฏิกิริยาโดยการทำให้สภาวะการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้นคงที่ผ่านปฏิสัมพันธ์ที่ไม่ใช่โคเวเลนต์ ด้วยวิธีนี้ต้องใช้พลังงานน้อยลงอย่างมากในการเปลี่ยนวัสดุพิมพ์ให้อยู่ในสถานะการเปลี่ยน ด้วยเหตุนี้สารตั้งต้นจึงแปลงเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยาในอัตราที่เร็วขึ้น ด้วยฟังก์ชันการเร่งปฏิกิริยาเหล่านี้เอนไซม์จึงถือเป็นองค์ประกอบในการปรับระดับเส้นทางสำหรับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาทางชีวเคมีทุกชนิด

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

หากเอนไซม์กลายพันธุ์หรือไม่มีบทบาทในการเร่งปฏิกิริยาอย่างเพียงพอด้วยเหตุผลอื่น ๆ จะมีผลกระทบต่อสุขภาพอย่างกว้างขวาง กลุ่มโรคของโรคเกี่ยวกับการเผาผลาญรวมถึงความผิดปกติต่างๆจากพื้นที่ของการเผาผลาญในการทำงานระดับกลาง ความผิดปกติดังกล่าวมีมา แต่กำเนิดหรือได้มา

โรคเกี่ยวกับการเผาผลาญแตกต่างกันไปตามขอบเขตและการแพร่กระจาย ในทางคลินิกก็แสดงตัวตนที่แตกต่างกันมากเช่นกัน ความผิดปกติที่เกี่ยวข้องเช่นโรคเบาหวานที่แพร่หลาย อย่างไรก็ตามโรคทางพันธุกรรมที่หายากกว่ามากที่มีอาการร้ายแรงก็ตกอยู่ในกลุ่มของโรคนี้เช่นกัน โรคกระดูกพรุนและโรคกระดูกพรุนที่เกิดขึ้นสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังโรคเกี่ยวกับการเผาผลาญได้

โรคประจำตัวส่วนใหญ่จากกลุ่มโรคทางเมตาบอลิซึ่ม (superordinate) สัมพันธ์กับความบกพร่องทางพันธุกรรมของเอนไซม์ต่างๆ ขึ้นอยู่กับเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาข้อบกพร่องของเอนไซม์หรือความบกพร่องของเอนไซม์อาจทำให้อวัยวะต่างๆล้มเหลวได้

โรค Gaucher เป็นโรคเกี่ยวกับการเผาผลาญที่ค่อนข้างหายากและเป็นกรรมพันธุ์ ในบริบทของโรคนี้เอนไซม์ที่ได้รับผลกระทบคือ glucocerebrosidase หรือ glucocerebrosidase เอนไซม์นี้สลายส่วนประกอบที่มีอายุมากของเยื่อหุ้มเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีสุขภาพดี โรค Gaucher ขาดเอนไซม์ที่สำคัญนี้ หากเอนไซม์ไม่แสดงกิจกรรมที่เพียงพอก็จะเกิดการสะสมของส่วนประกอบเมมเบรนภายในไลโซโซม จนถึงขณะนี้การกลายพันธุ์ของเอนไซม์มากกว่า 200 ชนิดได้รับการบันทึกไว้ในบริบทของโรค Gaucher ระดับของการทำงานของเอนไซม์ที่เหลือขึ้นอยู่กับการกลายพันธุ์ของยีนการเข้ารหัสในแต่ละกรณี ตัวอย่างเช่นโรคนี้สามารถทำให้เอนไซม์ล้มเหลวอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตามการลดการทำงานของเอนไซม์ที่อ่อนแอลงก็เป็นไปได้เช่นกัน ผู้ป่วยส่วนใหญ่ที่เป็นโรคจะแสดงอาการของทั้งอวัยวะภายในและระบบประสาท