Aufgabe und Grundprinzip von Enzymen
Enzyme sind biologische Katalysatoren, die eine wesentliche Rolle im Stoffwechsel spielen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, biochemische Reaktionen im Körper zu beschleunigen und zu steuern. Als Biokatalysatoren können Enzyme indirekt die Geschwindigkeit von Vorgängen beeinflussen oder sogar das Aussetzen eines Prozesses bewirken.
Definition: Enzyme sind Proteine, die als biologische Katalysatoren fungieren und spezifische biochemische Reaktionen beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.
Das Ziel enzymatischer Reaktionen ist es, aus einem oder mehreren Ausgangsstoffen ein Endprodukt herzustellen. Dabei dient das Enzym lediglich als Reaktionshilfe und liegt nach der Reaktion unverändert vor.
Highlight: Enzyme im Körper sind unverzichtbar für zahlreiche lebenswichtige Prozesse, wie Verdauung, Energiegewinnung und Entgiftung.
Enzyme weisen zwei wichtige Eigenschaften auf, die ihre Funktion bestimmen:
- Wirkungsspezifität: Ein bestimmtes Enzym katalysiert immer die gleiche Reaktion.
- Substratspezifität: Ein Enzym kann nur einen ganz bestimmten Stoff (Substrat) in seinem aktiven Zentrum binden.
Beispiel: Ein Enzym, das die Aufgabe hat, ein bestimmtes Substrat zu spalten, wird ausschließlich für diese Funktion genutzt. Für andere Reaktionen mit demselben Substrat sind andere Enzyme zuständig.
Die Geschwindigkeit enzymatischer Reaktionen hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere von der Konzentration des Substrats und der Anzahl der Enzym-Substrat-Komplexe (ESK). Je mehr ESK gebildet werden, desto höher ist die Produktionsrate. Die maximale Reaktionsgeschwindigkeit (vmax) wird erreicht, wenn alle verfügbaren Enzyme in ESK eingebunden sind.
Vocabulary: Enzym-Substrat-Komplex (ESK): Vorübergehende Verbindung zwischen Enzym und Substrat, die während der enzymatischen Reaktion gebildet wird.
Enzyme können durch verschiedene Mechanismen gehemmt werden:
- Kompetitive Hemmung: Ein Inhibitor konkurriert mit dem Substrat um die Bindung am aktiven Zentrum.
- Nicht-kompetitive Hemmung: Ein Giftstoff bindet an einer anderen Stelle des Enzyms und verändert dessen Struktur.
- Irreversible Hemmung: Der Aufbau des Enzyms wird dauerhaft verändert, sodass es nicht mehr funktionsfähig ist.
Highlight: Die Regulation enzymatischer Aktivitäten ist ein wichtiger Mechanismus zur Steuerung des Stoffwechsels und anderer physiologischer Prozesse im Körper.
