Eigenschaften von enzymen
EIGENSCHAFTEN VON ENZYMEN Wie der schwedische Chemiker Jöns Jakob von Berzelius schon 1823 erkannte, sind Enzyme typische Katalysatoren: Sie beschleunigen chemische Reaktionen, ohne dass sie selbst dabei verbraucht werden.
Manche Enzyme, beispielsweise Pepsin und Trypsin, die der Verdauung von Fleisch dienen, katalysieren viele verschiedene Reaktionen; andere, so die Urease, sind höchst wählerisch und setzen nur eine einzige Reaktion in Gang. Wieder andere setzen Energie frei, die das Herz schlagen lässt und auch den anderen Muskeln die Kontraktion ermöglicht. Viele Enzyme setzen Zucker und weitere Nährstoffe zu den Verbindungen um, die der Organismus braucht, um Gewebe aufzubauen, verbrauchte Blutzellen zu ersetzen und viele andere Tätigkeiten auszuführen.
Pepsin, Trypsin und einige andere Enzyme besitzen zusätzlich die seltsame Eigenschaft der Autokatalyse, d. h.
, sie sorgen für ihre eigene Produktion aus einer inaktiven Vorstufe, dem Zymogen. Deshalb können sich diese Enzyme auch im Reagenzglas neu bilden.
Enzyme arbeiten höchst effizient. Eine winzige Enzymmenge bringt bei Körpertemperatur chemische Reaktionen zuwege, die man mit den üblichen Mitteln der Chemie nur durch Einsatz aggressiver Chemikalien und bei hohen Temperaturen in Gang setzen könnte. Etwa 30 Gramm reines, kristallines Pepsin würden beispielsweise ausreichen, um innerhalb weniger Stunden mehr als zwei Tonnen Hühnereiweiß abzubauen.
Enzymreaktionen laufen nach einer etwas anderen Kinetik ab als die einfachen Umsetzungen der anorganischen Chemie.
Die meisten Enzyme suchen sich sehr gezielt die Substanzen aus, die sie umsetzen, und entfalten ihre maximale Aktivität bei einer ganz bestimmten Temperatur. Ein Temperaturanstieg kann die Reaktion zwar beschleunigen, aber Enzyme werden instabil, wenn man sie erhitzt. Die Katalysatoraktivität eines Enzyms wird von der Aminosäuresequenz und der in ihr festgelegten Tertiärstruktur bestimmt, d. h. von der räumlichen Faltung der Molekülkette. Viele Enzyme brauchen für ihre Tätigkeit einen Cofaktor, der entweder ein Ion oder ein kleines Molekül sein kann.
Die körpereigenen Zellen werden in der Regel nicht von den Enzymen angegriffen. Abgestorbene Zellen dagegen werden schnell von proteinabbauenden Enzymen beseitigt. Solange die Zelle lebt, ist ihre Membran nämlich für manche Enzyme undurchlässig. Sobald sie aber stirbt, wird die Membran undicht, so dass die Abbauenzyme eindringen können. Manche Zellen enthalten auch Hemmstoffe, welche die Tätigkeit bestimmter Enzyme verhindern.
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