Biokatalysator
Was ein Biokatalysator ist und welche Funktion er erfüllt, erfährst du hier im Beitrag und im Video dazu!
Inhaltsübersicht
Biokatalysator einfach erklärt
Der Biokatalysator ist ein Enzym, also eine spezielle Art von Eiweißstoff, der in allen lebenden Zellen vorhanden ist. Er ermöglicht und beschleunigt biochemische Reaktionen im Körper. Dabei wird der Katalysator selbst nicht verbraucht, sondern geht unverändert aus der Reaktion wieder hervor. Dadurch kann er an mehreren Reaktionszyklen mitwirken.
Biokatalysatoren spielen eine zentrale Rolle bei vielen überlebenswichtigen Prozessen im menschlichen Körper. Dazu gehören beispielsweise:
- die Verdauung,
- der Stoffwechsel,
- das Immunsystem,
- die Blutgerinnung,
- die Neubildung von Zellen.
Außerdem werden Biokatalysatoren in verschiedenen alltäglichen Produkten verwendet, wie zum Beispiel in Wasch- und Reinigungsmittel, in Textilien oder im Papier.
Enzyme als Biokatalysator
Enzyme sind Eiweiße (= Proteine), die aus Ketten von Aminosäuren bestehen. Jedes Enzym kann nur ganz bestimmte Substrate verarbeiten, da die molekulare Struktur von Enzym und Substrat zueinander passen müssen. Diese Eigenschaft nennst du Substratspezifität.
Dabei ist jedes Enzym für eine ganz bestimmte Wirkung zuständig, sodass nur eine bestimmte Reaktion beschleunigt (= katalysiert) wird. Es ist also wirkungsspezifisch.
In der industriellen Verwendung werden Enzyme auch häufig an Trägermaterial gebunden. Dann sprichst du von immobilisierten Enzymen. Mit dieser Technik bleibt der Biokatalysator länger stabil und lässt sich leichter von chemischen Reaktionsgemischen wieder entfernen.
Ribozym als Biokatalysator
Ein Ribozym besteht aus Ribonukleinsäure und kann genau wie ein Enzym biochemische Reaktionen katalysieren. Ribozyme spielen eine wichtige Rolle in der RNA-Verarbeitung und der Genexpression.
Wenn von Biokatalysatoren gesprochen wird, sind meistens nur Enzyme und weniger die Ribozyme gemeint. Das liegt daran, dass Enzyme an einer Vielzahl an überlebenswichtigen Reaktionen im menschlichen Körper beteiligt sind. Ribozyme hingegen sind spezielle RNA-Moleküle, die sich nur auf eine begrenzte Anzahl an Prozessen beziehen.
Merke: Jedes Enzym ist ein Biokatalysator, aber nicht jeder Biokatalysator ist ein Enzym! Ein Biokatalysator kann nämlich auch in Form eines Ribozyms auftreten.
Biokatalysator — Aufbau und Funktion
Da jedes Enzym als Biokatalysator fungiert, haben sie auch den gleichen Aufbau und die gleiche Funktionsweise.
Das zu verarbeitende Substrat bindet an den Biokatalysator, indem es an das aktive Zentrum des Katalysators andockt. Das aktive Zentrum ist ein spezifischer Bereich innerhalb des Katalysators, das von der Struktur und den chemischen Eigenschaften her nur zu bestimmten Substraten passt.
Ist das Substrat im aktiven Zentrum, beginnt der Biokatalysator, es umzusetzen. Nachdem die Endprodukte hergestellt wurden, lösen sie sich wieder vom aktiven Zentrum. Der Katalysator liegt unverändert vor und kann das nächste passende Substrat verarbeiten.
Dadurch, dass derselbe Biokatalysator mehrere Substrate umsetzen kann, werden Ressourcen und Zwischenschritte gespart.
Außerdem laufen durch Biokatalysatoren Reaktionen schneller ab, da sie die Aktivierungsenergie der Reaktion reduzieren. Die Aktivierungsenergie ist die minimale Energie, die benötigt wird, um eine chemische Reaktion zu starten und die Umwandlung der Substrate in die Endprodukte zu ermöglichen. Sie stellt also die energetische Hürde dar, die überwunden werden muss, damit die Reaktion ablaufen kann.
Viele Reaktionen, die in Zellen ablaufen, erfordern eine hohe Aktivierungsenergie. Ohne Hilfe könnte diese Hürde nur schwer überwunden werden. Deswegen spielen Biokatalysatoren eine entscheidende Rolle in unserem Körper.
Verwendung von Biokatalysatoren
Biokatalysatoren sind an etlichen Prozessen beteiligt, die uns am Leben erhalten. So unterstützen beispielsweise die Biokatalysatoren Peptidase, Glykosidase und Lipase die Verdauung des Menschen, indem sie Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße voneinander spalten. Auch unser Immunsystem, Hormonhaushalt und die Zellatmung (Glykolyse) profitieren von den Katalysatoren.
Außerdem werden Biokatalysatoren wie Lipase, Protease und Amylase häufig in Wasch- und Geschirrspülmittel verwendet, da sie die Fette und Stärke in Essensresten und Flecken gut lösen. Auch in der Biotechnologie und Gentechnik gewinnen Katalysatoren immer mehr an Relevanz, um Lebensmittel wie Milch, Käse und Wein herzustellen und länger haltbar zu machen.
Biokatalysator — häufigste Fragen
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Was ist die Biokatalysator Definition?
Ein Biokatalysator ist ein Enzym oder Ribozym, das in allen lebenden Zellen vorkommt. Es beschleunigt biochemische Reaktionen, indem es die benötigte Aktivierungsenergie reduziert. -
Was sind Katalysatoren in der Biologie?
Biokatalysatoren sind Polymere, die vom Organismus synthetisiert werden. Sie werden auch Biopolymere genannt. Sie beschleunigen biochemische Reaktionen, indem sie die Aktivierungsenergie reduzieren. -
Dienen Enzyme als Biokatalysatoren?
Enzyme sind Stoffe, die für chemische Reaktionen des Stoffwechsels im Körper notwendig sind und sie starten. Deshalb heißen sie auch Biokatalysatoren. Sie beschleunigen die biochemische Reaktion, indem sie die dazu benötigte Aktivierungsenergie reduzieren.
Enzyme
Biokatalysatoren treten meistens in Form von Enzymen auf. Welche verschiedenen Arten es von diesen komplexen Molekülen gibt, erfährst du hier im Video!
