Was sind Enzyme?
Das Wort Enzym kommt aus dem Griechischen „en = in, zymē = Gärungsmittel“. Die alte Bezeichnung ist „Ferment“. Als Enzyme werden sehr große Moleküle aus Proteinen bezeichnet, die in chemischen Reaktionen als Biokatalysatoren wirken. Sie beschleunigen also Reaktionen innerhalb eines Organismus, indem sie die benötigte Aktivierungsenergie für eine chemische Reaktion herabsetzen. Viele Vorgänge im Körper wären unter den Bedingungen, die in den Zellen vorherrschen, gar nicht möglich. Enzyme arbeiten sehr spezifisch gegenüber dem Substrat, welches sie umsetzen.
Es gibt Enzyme, die nur aus einer Proteinkette bestehen und solche, die aus mehreren zusammenhängenden Ketten bestehen. Jede Enzymklasse weist dabei eine charakteristische Faltung der Proteinketten auf. Enzyme können sich auch zu Komplexen zusammenschließen und regulieren sich dabei gegenseitig. Die sogenannten Holoenzyme bestehen nicht nur aus Protein, sondern sind mit einem Kofaktor kombiniert. Dabei handelt es sich um ein anderes, kleines Molekül. Es sind derzeit etwa 3000 Enzyme nachgewiesen.
Wunderwelt der Enzyme: Wirkung und Aufgaben im Organismus
Fast jeder biochemische Vorgang in einer Zelle wird von Enzymen gesteuert. Allgemein bekannt ist zum Beispiel die Photosynthese der Pflanzen oder die Transkription und Translation der DNA. Enzyme sind die kleinen Helfer bei der Steuerung von Lebensfunktionen. Im Alltag nehmen wir sie nicht bewusst wahr, aber ohne Enzyme wären essentielle Lebensvorgänge unmöglich. Sie zerkleinern Nahrung und machen sie für den Körper verfügbar. Im Blut sind Enzyme an der Blutgerinnung beteiligt sowie am Cholesterin- und Fettstoffwechsel.
Alle bisher bekannten lassen sich in eine der folgenden Klassen einordnen:
- Hydrolasen: lösen Verbindungen durch Anlagerung oder Abspaltung von Wasser
- Ligasen: bauen neue Verbindungen aus Kohlenstoff mit anderen Atomen auf
- Oxydoreduktasen: übertragen Sauerstoff (O2) oder Wasserstoff (H) auf andere Moleküle. Alle Energie liefernden Prozesse sind Oxidationsvorgänge. Das Gegenteil ist die Reduktion.
- Transferasen: übertragen Atomgruppen von einem Stoff auf den anderen
- Isomerasen: verändern nur die Struktur nicht die einzelnen Anteile des Substrats
Die vielfältige Anwendung von Enzymen
Enzyme erfüllen nicht nur ihre Aufgaben im Organismus aller Lebewesen. Sie werden auch in der Bioindustrie eingesetzt. In Waschmitteln und Fleckenentfernern beseitigen sie hartnäckige Verschmutzungen bei Temperaturen bis zu 60 °C. Höhere Temperaturen denaturieren das Protein und das Enzym verliert seine Wirkung. In der Bierherstellung wird das Malz mit Amylasen versetzt. Dieses Enzym kommt auch im Speichel vor. Es spaltet die Stärke in der Nahrung auf. In der Käseherstellung wird Lab zur Milch hinzugefügt. Es enthält Chymosin, ein Enzym aus dem Magen von Kälbern, welches sich heute auch biotechnologisch herstellen lässt. Bäcker nutzen die Wirkung der Enzyme in der Hefe. Sie verdauen dort schon die Stärke vor. Fehlen wichtige Enzyme in einem Organismus, kommt es zu Stoffwechselstörungen. Beispiele dafür sind Laktoseintoleranz, Kretinismus oder Fructoseintoleranz.
Enzymtherapie
Enzyme kommen als Therapieform immer häufiger zum Einsatz. Ihre vielfältige Wirkung ist erstaunlich. Dabei unterscheidet man die systemische Enzymtherapie bei verschiedenen Erkrankungen und die Zufuhr von Enzymen über die Nahrung bei Stoffwechselstörungen. Enzyme kommen nach Sportverletzungen oder Unfällen zum Einsatz. Rheuma und andere schmerzhafte entzündliche Gelenkbeschwerden, Hämatome und Ödeme sind weitere Anwendungsgebiete. Als Unterstützung zu einer Chemo- oder Strahlentherapie können Enzyme die Lebensqualität der an Krebs erkrankten Patienten erheblich verbessern.
Pflanzliche und tierische Enzyme
Bromelain und Papain sind in der Enzymtherapie oft verwendete pflanzliche Enzyme. Die exotische Frucht Papaya enthält Papain. Das Enzym macht Fleisch weich und damit besser verdaulich. Es wird auch in Enzympräparaten eingesetzt und wirkt dabei sehr vielfältig. So kommt es bei Magen- und Darmbeschwerden zum Einsatz. In Cremes löst es abgestorbene Hautzellen. Das aus der Ananas gewonnene Enzym Bromelain ist eine Protease, also ein eiweißspaltendes Enzym. Begleitend wird es zum Beispiel bei Schwellungen nach Operationen eingesetzt sowie bei Arthrosen und Venenerkrankungen.
Tierische Enzyme sind Trypsin, Chymotrypsin und Pankreatin. Die ersten beiden spalten Proteinmoleküle im Darm auf. Sie werden bei Rötungen und Abszessen verwendet sowie bei Asthma und Bronchitis zur Lösung von Schleim. Pankreatin wird aus der Bauchspeicheldrüse von Schweinen gewonnen und kann das menschliche Pankreatin ersetzen. Daher wird es bei Störungen der Enzymaktivität in der Bauchspeicheldrüse verwendet. Lipasen, Proteasen und Amylasen spielen bei allen Verdauungsvorgängen eine wichtige Rolle. Dazu finden Sie mehr in unserer Kategorie
Enzyme gegen Verdauungsbeschwerden.
