การกระตุ้น

ในสาขาชีวเคมี การกระตุ้น หรือ การก่อกัมมันต์ (อังกฤษ: Activation) ทั่วไปหมายถึงกระบวนการที่บางสิ่ง (เช่นโปรตีนหรือหน่วยรับเป็นต้น) ได้การจัดเตรียมหรือการกระตุ้นเพื่อทำปฏิกิริยาเคมีต่อ ๆ ไป

เคมี

ในสาขาเคมี การกระตุ้นหมายถึงการแปรสภาพที่ผันกลับได้ของโมเลกุลหนึ่ง ๆ ไปเป็นสารเคมีที่คล้าย ๆ กัน หรือไปมีสภาวะทางกายภาพที่คล้าย ๆ กันอีกอย่างหนึ่ง โดยมีลักษณะเฉพาะว่า สภาพที่เป็นผลนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีโดยเฉพาะ ๆ มากยิ่งขึ้น ดังนั้น การกระตุ้นจึงเป็นแนวคิดตรงข้ามกับ "protection" ซึ่งมีผลเป็นสภาพซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีโดยเฉพาะ ๆ น้อยลง

พลังงานก่อกัมมันต์ คือพลังงานที่จำเป็นเพื่อกระตุ้น/ก่อกัมมันต์อาจค่อนข้างน้อย ซึ่งบ่อยครั้งอาจได้จากความร้อนที่ขึ้น ๆ ลง ๆ โดยสุ่มตามธรรมชาติที่โมเลกุลนั้นเองมี (คือ ไม่ต้องได้พลังงานจากภายนอก)

สาขาทางเคมีที่ศึกษาประเด็นนี้เรียกว่า จลนพลศาสตร์เคมี (chemical kinetics)

ชีววิทยา

ชีวเคมี

ในสาขาชีวเคมี การกระตุ้น หรือที่เรียกโดยเฉพาะว่า การกระตุ้นทางชีวภาพ (bioactivation) เป็นสภาพที่เอนไซม์หรือโมเลกุลที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ เกิดได้สมรรถภาพเพื่อออกฤทธิ์ เช่น proenzyme ที่ไม่มีฤทธิ์ได้แปลงสภาพเป็นเอนไซม์ที่มีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาซับสเตรตของมันให้เปลี่ยนเป็นผลผลิต การกระตุ้นทางชีวภาพอาจหมายถึงกระบวนการที่ยา prodrug ที่ไม่มีฤทธิ์ ได้เปลี่ยนอาศัยเมแทบอลิซึมในร่างกายให้เป็นเมแทบอไลต์/คือยาที่มีฤทธิ์ เช่นการเปลี่ยน protoxin ที่ยังไม่มีฤทธิ์ให้เป็นสารที่มีพิษทางชีวภาพจริง ๆ ที่พบในกระบวนการแปรเป็นสารพิษ (toxication)

เอนไซม์อาจก่อกัมมันต์ทางชีวภาพได้ทั้งโดยแบบที่ผันกลับได้ (reversible) และผันกลับไม่ได้ (irreversible) กลไกหลักของการกระตุ้นทางชีวภาพที่ผันกลับไม่ได้ก็คือ การแยกโปรตีนส่วนหนึ่งออก (cleavage) กลายเป็นเอนไซม์ที่มีฤทธิ์ ส่วนกลไกหลักของการกระตุ้นทางชีวภาพที่ผันกลับได้ก็คือ โคแฟกเตอร์จะจับกับเอนไซม์ ซึ่งก็จะมีฤทธิ์ตราบเท่าที่ยังจับกันอยู่ และหยุดมีฤทธิ์เมื่อแยกออกจากกัน

ในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน ทีอาร์เอ็นเอ (tRNA) จะขนส่งกรดอะมิโนไปเติมให้กับโซ่โพลีเพปไทด์ที่กำลังยาวขึ้นบนไรโบโซม โดยก่อนที่จะถ่ายโอนกรดอะมิโนไปให้ไรโบโซม tRNA จะต้องสร้างพันธะโคเวเลนต์กับกรดอะมิโนด้วยปลายที่เป็น 3' CCA ซึ่งเร่งปฏิกิริยาโดย aminoacyl-tRNA synthetase และต้องใช้อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) โมเลกุลหนึ่ง กรดอะมิโนที่ยึดกับ tRNA เรียกว่า aminoacyl-tRNA และจัดเป็นโมเลกุลก่อกัมมันต์ในการแปลรหัสโปรตีน เมื่อมีสภาพก่อกัมมันต์แล้ว aminoacyl-tRNA ก็อาจถ่ายโอนไปยังไรโบโซม แล้วเติมกรดอะมิโนให้กับโซ่โพลีเพปไทด์ที่กำลังยาวขึ้น

วิทยาภูมิคุ้มกัน

ในสาขาวิทยาภูมิคุ้มกัน การกระตุ้นเป็นการแปรสภาพเม็ดเลือดขาวหรือเซลล์อื่น ๆ ที่มีบทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน ในนัยกลับกัน การหยุดกระตุ้น (deactivation) หมายถึงการแปรสภาพในทางกลับกัน ดุลของกระบวนการสองอย่างนี้จะต้องควบคุมอย่างเข้ม เพราะการกระตุ้นน้อยเกินไปจะทำให้ติดเชื้อได้ง่าย และมากเกินไปก็จะเป็นเหตุของโรคภูมิต้านตนเอง การกระตุ้นและการหยุดกระตุ้นเป็นผลของปัจจัยหลายอย่าง รวมทั้ง cytokines, soluble receptors, arachidonic acid metabolites, สเตอรอยด์, receptor antagonists, adhesion molecules, ผลผลิตของแบคทีเรียและไวรัส

สรีรวิทยาไฟฟ้า

ในสาขาสรีรวิทยาไฟฟ้า (electrophysiology) การกระตุ้นหมายถึงการเปิดคือการแปรโครงรูป (conformational change) ของช่องไอออน ที่ทำให้ไอออนไหลผ่านช่องได้

เชิงอรรถและอ้างอิง

1. "Activation", ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑ ฉบับ ๒๕๔๕, (วิทยาศาสตร์) การก่อกัมมันต์
2. "The Activation Energy of Chemical Reactions". Department of Chemistry, Purdue University.
3. Park, SG; Schimmel, P; Kim, S (August 2008). "Aminoacyl tRNA synthetases and their connections to disease". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (32): 11043–9. doi:10.1073/pnas.0802862105. PMC 2516211. PMID 18682559.CS1 maint: uses authors parameter (link)