สองวิธีที่เอนไซม์มีประสิทธิภาพน้อยลงคืออะไร?

เอ็นไซม์เป็นเครื่องจักรโปรตีนที่ต้องใช้รูปร่าง 3 มิติเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง เอ็นไซม์ไม่ทำงานเมื่อสูญเสียโครงสร้าง 3 มิติ วิธีหนึ่งที่สิ่งนี้เกิดขึ้นคือเพราะอุณหภูมิร้อนเกินไปและเอ็นไซม์เสื่อมสภาพหรือคลี่คลาย อีกวิธีหนึ่งที่ทำให้เอนไซม์ไม่ทำงานคือเมื่อกิจกรรมของเอนไซม์ถูกยับยั้งโดยสารเคมียับยั้ง มีสารยับยั้งหลายประเภท สารยับยั้งการแข่งขันจะจับและปิดกั้นการทำงานของเอนไซม์ สารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันกับไซต์อื่นที่ไม่ใช่ไซต์แอ็กทีฟ แต่ทำให้ไซต์แอ็กทีฟไม่ทำงาน

โดยปกติอะตอมในเอนไซม์จะสั่น แต่ไม่มากจนโมเลกุลคลี่ออก การเพิ่มอุณหภูมิของเอนไซม์จะเพิ่มปริมาณการสั่นสะเทือน กระตุกมากเกินไปและเอ็นไซม์เริ่มสูญเสียรูปร่างที่เหมาะสม เอ็นไซม์มีช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดซึ่งพวกมันแอคทีฟมากที่สุด กิจกรรมของเอนไซม์จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิถึงช่วงที่เหมาะสม แต่จะลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากผ่านช่วงนี้ไป เอนไซม์จากสัตว์ส่วนใหญ่สูญเสียกิจกรรมที่สูงกว่า 40 องศาเซลเซียส มีแบคทีเรียที่เรียกว่า extremophiles ที่สามารถอยู่รอดได้ในน้ำพุร้อน เอนไซม์ของพวกมันสามารถทนต่ออุณหภูมิที่ต้มน้ำได้

เอ็นไซม์มีบริเวณที่เรียกว่าแอคทีฟไซต์ ซึ่งมีหน้าที่ในการทำปฏิกิริยาเคมีที่เป็นจุดประสงค์หลักของเอ็นไซม์ เช่นเดียวกับส่วนอื่นๆ ของเอนไซม์ แอกทีฟไซต์จำเป็นต้องมีรูปร่างสามมิติที่เหมาะสมจึงจะสามารถทำงานได้ แอคทีฟไซต์เป็นเหมือนปากของเอนไซม์ กลุ่มด้านข้างของกรดอะมิโนบางชนิดจะเกาะติดอยู่ในช่องว่างของแอคทีฟไซต์ เหมือนกับฟันในปาก กลุ่มข้างเคียงเหล่านี้มีหน้าที่ทำให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้น เช่นเดียวกับที่ฟันต้องจัดแนวเพื่อที่จะเคี้ยวอาหาร กลุ่มด้านข้างไม่สามารถทำปฏิกิริยาได้อย่างสมบูรณ์หากบริเวณแอคทีฟไม่อยู่ในรูปร่างสามมิติ

อีกวิธีหนึ่งที่เอนไซม์จะมีประสิทธิภาพน้อยลงก็เพราะกิจกรรมของเอนไซม์นั้นถูกยับยั้งโดยตัวยับยั้งทางเคมี สารยับยั้งการแข่งขันคือโมเลกุลที่จับกับบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์ สารออกฤทธิ์เป็นที่ที่สารตั้งต้น ซึ่งเป็นโมเลกุลที่เอนไซม์ควรจะปรับเปลี่ยน จับตัว ดังนั้นตัวยับยั้งการแข่งขันจะแข่งขันกับสารตั้งต้นสำหรับไซต์ที่ทำงานอยู่ สารยับยั้งการแข่งขันหลายตัวเรียกว่าสารยับยั้งแบบย้อนกลับได้ เนื่องจากแม้ว่าพวกมันจะจับกับบริเวณที่ออกฤทธิ์ แต่ก็สามารถหลุดออกมาได้ ซึ่งจะทำให้เอนไซม์กลับมาทำงานอีกครั้ง

สารยับยั้งเอนไซม์อีกประเภทหนึ่งเรียกว่าสารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้ สารเคมีประเภทนี้ไม่จับกับไซต์ที่ทำงานอยู่ แต่กับไซต์อื่นบนเอนไซม์ อย่างไรก็ตาม การผูกมัดของตัวยับยั้งที่ไซต์อื่นทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในรูปร่างของโปรตีนที่ปิดหรือปิดกั้นไซต์ที่ทำงานอยู่ สารยับยั้งที่ไม่สามารถแข่งขันได้จะเรียกว่าสารยับยั้ง allosteric เนื่องจากไซต์ allosteric เป็นไซต์ควบคุมที่ไม่ใช่ไซต์ที่ใช้งานอยู่ เอ็นไซม์บางตัวเป็นเอ็นไซม์หลายตัวที่มารวมกันเป็นสิ่งที่เรียกว่าเอ็นไซม์คอมเพล็กซ์ สารยับยั้ง allosteric สามารถปิดเอ็นไซม์ทั้งหมดในสารเชิงซ้อนได้โดยการจับกับไซต์ allosteric แห่งเดียว