Was ist ein Enzym, wie sind sie aufgebaut und was ist ihre Funktion? In diesem Beitrag und im Video
bekommst du von uns Enzyme einfach erklärt.
Enzyme sind komplexe Moleküle (meist Proteine), die Stoffwechselvorgänge im Körper katalysieren — also beschleunigen — ohne selbst verändert zu werden. Sie werden deswegen auch als Biokatalysatoren bezeichnet. Die Umwandlung von Nahrung ist nur einer der zahlreichen biochemischen Prozesse, für die Enzyme notwendig sind. Lebewesen könnten deshalb ohne Enzyme nicht überleben.
Merke: Nicht alle Enzyme sind Proteine, denn die sogenannten Ribozyme — Enzyme, die unter anderem am Ablesen der DNA (Transkription ) beteiligt sind — sind aus RNA aufgebaut!
Bei einer enzymatischen Reaktionen bindet der entsprechende Stoff (Substrat) an das sogenannte aktive Zentrum des Enzyms. Dadurch entsteht ein Enzym-Substrat-Komplex. Das Enzym kann das Substrat dann umsetzen und es entstehen ein oder mehrere Produkte.
Ein Enzym (engl. enzyme) ist ein komplexes Molekül, das Stoffwechselprozesse (biochemische Reaktionen) in Organismen beschleunigt. Das Enzym selbst dient als Katalysator, bleibt also unverändert. Es handelt sich bei Enzymen meist um Proteine, nur die Ribozyme sind aus RNA aufgebaut.
Bei der Wirkung von Enzymen sind folgende zwei Eigenschaften wichtig:
Enzyme kannst du anhand ihres Aufbaus unterscheiden:
Du kannst Enzyme auch noch danach einteilen, ob bei ihnen ein Cofaktor vorhanden ist oder nicht. ‚Cofaktor‚ ist dabei ein Überbegriff für anorganische Stoffe, wie Metallionen, und organische Moleküle, die du Coenzyme nennst. Coenzyme haben im Gegensatz zu Enzymen keinen Proteinanteil.
Wenn ein Coenzym an ein Enzym gebunden ist, besteht das Enzym also aus einem Proteinanteil und einem Nicht-Proteinanteil. Den Proteinanteil bezeichnest du als Apoenzym. Wenn an dem Apoenzym noch ein Coenzym hängt, nennst du das ein Holoenzym.
Ein Coenzym kann fest und nicht fest an ein Enzym binden. Bindet das Coenzym fest an das Enzym, nennst du das Coenzym prosthetische Gruppe. Bindet das Coenzym nicht fest an das Enzym, nennst du es ein Cosubstrat.
Wenn an einem Enzym kein Cofaktor und daher kein Coenzym bindet, ist es ein ‚reines‘ Enzym. Es besteht dann ausschließlich aus Proteinen (also aus vielen Aminosäureketten).
Enzyme katalysieren biochemische Reaktionen. Aber was ist eigentlich die Wirkungsweise von Enzymen? Enzyme setzen die Aktivierungsenergie einer Reaktion herab. Dabei handelt es sich um eine energetische Hürde. Sie muss von den Reaktionspartnern überwunden werden muss, damit der Übergangszustand erreicht werden kann und die Reaktion abläuft.
Die meisten Reaktionen, die in Zellen ablaufen, erfordern eine zu hohe Aktivierungsenergie. Ohne Hilfe könnten die Reaktionspartner diese Hürde nicht überwinden. Deswegen werden die Enzyme benötigt.
Die Enzyme helfen den Substraten sozusagen, den Übergangszustand zu erreichen. Dafür bilden sie selbst mit den Substraten den sogenannten Enzym-Substrat-Komplex.
Der Enzym-Substrat-Komplex wird durch nicht-kovalente (nicht feste) Bindungen stabilisiert. Dadurch wird weniger Aktivierungsenergie gebraucht, um das Substrat umzusetzen. Auf diese Weise senkt das Enzym also die Aktivierungsenergie.
Einfach erklärt: Durch das Enzym erreicht das Substrat leichter und schneller den Übergangszustand. Das Substrat wird dann in einer enzymatischen Reaktion in die Produkte umgewandelt.
Wie schnell eine Enzymreaktion stattfindet hängt von unterschiedlichen Parametern, wie der Substratkonzentration, ab. Die Reaktionsgeschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion in Abhängigkeit der Substratkonzentration kannst du mit der sogenannten Michaelis-Menten-Gleichung berechnen.
Wenn du wissen willst, wie die Michaelis-Menten-Gleichung lautet und wie das Diagramm dazu aussieht, schau dir jetzt unser Video dazu an!
Je nachdem, welche Art von Reaktionen die Enzyme katalysieren, also welche Aufgabe sie haben, kannst du sie in sechs Enzymklassen unterteilen:
Enzyme sind substratspezifisch. Das bedeutet, dass nur bestimmte Substrate von einem Enzym umgesetzt werden. Das kannst du mit dem Schlüssel-Schloss-Prinzip begründen.
Das aktive Zentrum eines Enzyms hat eine bestimmte molekulare Struktur. Sie ist bei jedem Enzym anders. Deshalb kann nur das Substrat an das Enzym binden, das die komplementäre (ergänzende) molekulare Struktur zum aktiven Zentrum hat.
Das Enzym ist dabei das Schloss und das Substrat der Schlüssel. Wenn das Substrat an das aktive Zentrum des Enzyms gebunden ist, kann es in Produkte umgewandelt werden.
Nicht nur Substrate können an ein Enzym binden, sondern auch Hemmstoffe (Inhibitoren). Auf diese Weise können Enzyme in ihrer Funktion gehemmt werden. Dabei unterscheidest du zwischen der irreversiblen und der reversiblen Enzymhemmung:
Du kannst die reversible Enzymhemmung noch weiter einteilen:
Schau dir als nächstes unser Video zur Enzymhemmung an, um die Arten der Enzymhemmung näher kennenzulernen und sie im Vergleich zu sehen!
Enzyme sind lebensnotwendig, weswegen du unzählige Enzyme im Körper hast. Du findest sie aber auch im Alltag: Enzyme in der Medizin, in der Landwirtschaft oder in der Lebensmittelherstellung.
Im Folgenden erklären wir dir, wo sie im Alltag genau vorkommen und welche Vorgänge sie im Körper katalysieren.
Enzyme findest du in sämtlichen Bereichen des Alltags:
Enzyme katalysieren nahezu alle biochemischen Reaktionen in deinem Körper und funktionieren in der Regel optimal bei Körpertemperatur. Dabei spielen sie beim Stoffwechsel aller Organismen eine zentrale Rolle — also nicht nur bei Menschen und Tieren, sondern auch bei Pflanzen. Dort sind sie an den meisten Stoffwechselprozessen beteiligt. Ohne sie könnten Prozesse, wie die Glykolyse , der Citratzyklus oder die Photosynthese , nicht stattfinden.
Aber nicht nur im Stoffwechsel sind Enzyme essenziell, sondern auch bei anderen Abläufen in deinem Körper. Zum Beispiel bei der Vermittlung von Information innerhalb einer Zelle . Außerdem verteidigen Enzyme deinen Organismus, da sie Teil deines Immunsystems sind.
Auch unsere Verdauung funktioniert nur dank der Verdauungsenzyme in unseren Verdauungsorganen. Die Verdauungsenzyme zerlegen unsere Nahrung in kleine Teile, damit sie für den Stoffwechsel verwertbar ist.
Einige Beispiele von wichtigen Enzymen in deinem Körper, haben wir dir hier aufgelistet:
Wie genau das Lysozym die Bakterien angreift und gegen welche Bakterien das Enzym nichts ausrichten kann, erfährst du in unserem Video dazu!
Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.
Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.
Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.
Danke!
Dein Studyflix-Team
Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.