Biochemie: Enzyme

Ein Tag wie jeder andere und im Magen und Zwölffingerdarm haben die Bewohner eine super Zeit. Aber was ist das? Auf einmal fallen Sachen von oben herab. Jeder muss schnell reagieren! Nur Superhelden können damit klarkommen!

Es ist an der Zeit, das Enzymteam zu rufen! Das ist kein Actionfilm, das passiert tatsächlich in deinem Körper, die ganze Zeit! Enzyme sind Eiweiße, die viele Vorgänge in deinem Körper steuern. Mit ihren Superkräften können sie verschiedene chemische Reaktionen beschleunigen, die normalerweise sehr langsam ablaufen würden. Sie sind Katalysatoren.

Jedes Enzym ist auf eine bestimmte Reaktion spezialisiert und kann nur mit ihr klarkommen. Zum Beispiel ist Amylase wirklich gut darin, Stärkemoleküle in Zucker aufzuspalten. Aber sie kommt nicht mit anderen Gegnern klar, zum Beispiel mit Proteinen. Das Enzym, das mit Proteinen fertig wird, ist Protease, das sie in Aminosäuren aufspaltet. Andere Enzyme sind darauf spezialisiert, verschiedene Moleküle zusammenzufügen, wodurch längere Ketten und komplexere Substanzen entstehen.

Oft sind chemische Reaktionen komplexer und laufen in mehreren Schritten ab, sodass manche Enzyme in Teams arbeiten müssen, um ihre Mission zu beenden. Glykogensynthase zum Beispiel tut sich mit anderen Enzymen zusammen, um Glukose in Glykogen umzuwandeln. Genau wie alle echten Superhelden haben manche Enzyme auch ihre Helfer, andere Moleküle, die selbst keine Enzyme sind, aber Enzyme aktivieren und ihnen dabei helfen, ihren Job zu erledigen – Cofaktoren. Aber ist dir etwas besonderes an ihren Namen aufgefallen – Amylase, Protease, Synthase, ...? Sie enden alle auf "-ase"!

Der erste Teil von jedem Enzymnamen sagt uns, um welchen Vorgang oder welche Substanz – Substrat – es sich kümmert. Aber die hier genannten Enzyme sind nicht die einzigen. Es gibt Hunderte unterschiedliche Enzyme in deinem Körper, die rund um die Uhr arbeiten! Schauen wir uns eins in Aktion an! Dieses Laktosemolekül aus der Milch ist zu groß, um vom Dünndarm aufgenommen zu werden.

Wenn es nicht aufgespalten wird, wird es zum Dickdarm weitertransportiert. Dort wird es von Bakterien zersetzt, was sehr unangenehme Symptome verursachen kann, wie Blähungen, Bauchschmerzen oder sogar Durchfall. Aber hier kommt Laktase vom Enzymteam! Das Enzym Laktase hat eine einzigartige Form mit einem Bereich, der aktives Zentrum genannt wird, in das Laktosemoleküle genau hineinpassen. Laktose und Laktase verbinden sich und bilden den Enzym-Substrat-Komplex.

Laktase wendet seine Superkräfte an und beschleunigt die Reaktion, welche die Laktosemoleküle in einfache Zucker aufspaltet – Glukose und Galaktose. Diese einfachen Moleküle sind Produkte der Reaktion, die gerade abgelaufen ist. Sobald die Reaktion beendet ist, lässt Laktase die Produkte frei, die nun vom Körper aufgenommen werden können. Das Enzym bleibt unverändert und kann sich zu anderen Laktosemolekülen bewegen. Leider haben diese Superhelden eine Schwäche.

Sie sind sehr empfindlich und können ihren Job nur unter ganz bestimmten – oder optimalen – Bedingungen erledigen, etwa bei der richtigen Temperatur und dem richtigen Säuregehalt. Außerhalb dieser optimalen Bedingungen verringert sich ihre Aktivität erheblich. Wenn die Temperatur zu hoch oder die Umgebung zu extrem wird, kann sich ein Enzym verändern und seine Funktionsfähigkeit verlieren. Es wird denaturiert. Meistens hält dein Körper eine gleichbleibende Temperatur, sodass Enzyme sich entfalten können.

Aber Enzyme existieren auch außerhalb des menschlichen Körpers. Sie werden oft verwendet, um chemische Reaktionen zu katalysieren, zum Beispiel in der Nahrungsmittelindustrie. Die Situation in Magen und Zwölffinger- darm ist erst mal unter Kontrolle. Danke an das Enzymteam für die tolle Arbeit! Was würde die Welt ohne Superhelden wie euch machen?