Enzyme - so funktionieren sie

Was ist ein Enzym?

Enzyme sind Moleküle, die biochemische Reaktionen (Stoffwechselvorgänge) in lebenden Organismen beschleunigen. Die Enzyme dienen nur als Katalysatoren, ändern sich in ihrer Struktur nicht. Meist sind das Proteine, lediglich die Ribozyme bestehen aus RNA.

Enzyme haben meistens die Endung „ase“, beispielsweise „Lipase“.

Die chemischen Reaktionen werden durch diese Katalysatoren beschleunigt, indem dieser die Aktivierungsenergie für die notwendige Reaktion herabsetzt.

Weil das Enzym wie ein Katalysator wirkt, wird es auch Biokatalysator genannt. Lebewesen sind auf das Vorhandensein und die Funktionsweise von Enzymen angewiesen, beispielsweise durch die Umwandlung der aufgenommenen Nahrung in den Körper.

Die Funktionsweise von Enzymen

Enzyme wirken aufgrund zweier Eigenschaften:

Wie sind Enzyme aufgebaut?

Enzyme sind kompliziert aufgebaute Biomoleküle, die Reaktionen des Zellstoffwechsels …

• Wirkungsspezifität, das bedeutet, dass ein Enzym nur für eine bestimmte Wirkung zuständig ist, auch wenn zusätzliche andere Reaktionen möglich wären.
• Substratspezifität, das bedeutet, dass ein Enzym nur ganz bestimmte Reaktionen beschleunigen kann. Es kann nur das Substrat umsetzen, für das es passend ist. Das ist das Schlüssel-Schloss-Prinzip.

Bei einer enzymbasierten Reaktion verbindet sich der passende Stoff (das Substrat) mit dem aktiven Zentrum des Enzyms. Das ist der sogenannte Enzym-Substrat-Komplex, das Enzym kann das Substrat umwandeln und es entstehen andere Produkte:

• Durch die Enzyme werden biochemische Reaktionen katalysiert, das bedeutet, dass die energetische Hürde bewältigt wird. Der Übergangszustand wird erreicht und die Reaktion kann ablaufen. Die meisten Vorgänge innerhalb der Zelle benötigen eine hohe Aktivierungsenergie, deshalb sind Enzyme notwendig.
• Jedes Enzym besitzt ein aktives Zentrum, das eine bestimmte Molekularstruktur aufweist. Dieses unterscheidet die einzelnen Enzyme und das jeweilige Substrat kann nur dieses Enzym binden durch seine ergänzende (komplementäre) Struktur.
• Erst wenn das passende Substrat an das aktive Zentrum des Enzyms gebunden ist, können neue Produkte gewandelt werden.

Enzyme, die im Körper notwendig sind

• Lactatdehydrogenase (LDH): Sportler kennen das meistens aus Leistungstests. Das ist ein Enzym, das bei der Milchsäuregärung eine Rolle spielt, da es den Energiegewinnungsvorgang beschleunigt.
• Creatinkinase (CK): Dieses Enzym ist Sportlern auch vertraut, denn es kommt in den Muskeln vor und ist dafür da, die nötige Energie bei der Muskeltätigkeit bereitzustellen.
• Protease, Amylase und Lipase: Das sind Verdauungsenzyme, die im Mund und Magen vorzufinden sind. Dort werden mithilfe der Lipase Fette zerlegt, mit der Amylase Kohlenhydrate und mit der Protease Eiweiße.

Die Arbeit der Enzyme als Katalysatoren ist ein hochkomplexer biochemischer Vorgang im Körper, den wir nicht steuern können und von der wir im Normalfall auch nichts bemerken.