Was ist ein Enzym?
Aufbau und Funktionen
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Enzyme sind Eiweiße und sogenannte Biokatalysatoren – mit der speziellen Funktion, biochemische Reaktionen unter Körperbedingungen ablaufen zu lassen. Enzyme kommen überall im Körper vor, auch im Blut, sie liefern als Blutwerte wichtige Informationen – so die Herzenzyme, Verdauungsenzyme und zahlreiche Leberwerte wie AP, ASAT, ALAT und der Gamma GT Wert.
Das Wichtigste im Überblick:
- Enzyme sind Eiweiße, die biochemische Reaktionen bereits bei Körpertemperatur ablaufen lassen und wesentlich beschleunigen.
- Möglich ist das durch die Herabsetzung der Aktivierungsenergie, die für die meisten chemischen Prozesse benötigt wird.
- Daher rührt die Bezeichnung Biokatalysatoren. Wie alle Katalysatoren gehen Enzyme aus der katalysierten Reaktion unverändert hervor. Dagegen wird ein Ausgangsstoff (Substrat, Edukt) zu einer neuen Substanz (Produkt) umgewandelt.
- Bei der Namensgebung verwendet man die katalysierte Reaktion und hängt die Endung -ase an.
- Verdauungsenzyme, Herzenzyme und Leberwerte sind wichtige Blutwerte in der medizinischen Diagnostik.
Fermente und Enzyme
Viele können mit dem Begriff Fermente mehr anfangen. Fermente kennt man beispielsweise vom Sauerteig oder der alkoholischen Gärung beim Bierbrauen. Enzyme sind nichts anderes – Fermente sind lediglich ein alter Name für die gleiche Sache.
Die Fermentation oder Gärung geht auf das lateinische Wort für Sauerteig, fermentum zurück. Den Begriff findet man bereits in den Schriften Senecas, der damit die Säuerung des Brotes mit Sauerteig beschrieb.
Das Wort Enzym ist ein neugriechisches Kunstwort, ebenfalls für Sauerteig: ἔνζυμον, enzymon, das der deutsche Physiologe Wilhelm Friedrich Kühne einführte. Der Mitarbeiter des berühmten Rudolf Virchow entdeckte das Verdauungsenzym Trypsin und gilt als der erste Enzym-Biochemiker.
Wie funktioniert ein Enzym?
Die meisten chemischen Reaktionen in unserem Körper laufen keinesfalls freiwillig ab. Für die meisten Umsetzungen ist eine Aktivierungsenergie notwendig, die unter Körperbedingungen kaum aufzubringen wäre. Das ist so, als müsse man ein Auto einen Berg hochschieben; erst hinter dem Gipfel rollt es von alleine weiter.
Enzyme wirken als Biokatalysatoren: Sie machen diesen Gipfel kleiner, indem sie die Aktivierungsenergie deutlich herabsetzen.
So können Reaktionen bereits bei 37°C Körpertemperatur ablaufen – viel schneller als normal. Für diese Temperatur sind viele dieser Biokatalysatoren optimiert – der Grund dafür, dass viele davon in der Kälte oder bei Fieber nicht mehr zuverlässig funktionieren.
Alle Enzyme sind Proteine. Für ihre Spezifität für bestimmte biochemische Reaktionen sorgt ihr aktives Zentrum. Dabei handelt es sich um eine Tasche in der Eiweißstruktur, in der oftmals Metallionen oder andere Kofaktoren als prosthetische Gruppen eingelagert sind. Sie helfen bei der Bindung des Substrates, ähnlich wie ein Schlüssel nur in ein bestimmtes Schloss passt.
Gelangt ein Substrat (Edukt) in diese Enzymtasche, erfolgt dort eine chemische Reaktion. Das Ergebnis ist ein Produkt, das eine veränderte Struktur hat. Dabei verändert sich das Enzym selbst nicht – ein charakteristisches Merkmal aller Katalysatoren.
Nach diesen Reaktionen benennt man Enzyme und hängt die Endung –ase an – so bei Transferasen, die Übertragungen von Molekülen ermöglichen oder Hydrolasen, die Stoffe unter Wassereinlagerung spalten.
Quellen, Links und weiterführende Literatur
- Wolfgang Piper: Innere Medizin. 2. Auflage. Stuttgart 2012: Springer-Verlag. ISBN-10: 3642331076.
- Gerd Herold: Innere Medizin. Köln 2019: G. Herold Verlag. ISBN-10: 3981466063.
- Willibald Pschyrembel: Klinisches Wörterbuch. 266. Auflage. Berlin 2019: Walter de Gruyter-Verlag. ISBN-10: 3110339978.
- Wikipedia Datensammlung Erklärung↑
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