Enzymfunktionen

Signaltransduktion

Enzyme sind in der Lage, an der Signaltransduktion teilzunehmen, bei der ein chemisches oder physikalisches Signal durch eine Zelle als eine Reihe von molekularen Ereignissen übertragen wird und letztlich eine zelluläre Antwort erscheint. Die häufigsten Enzyme in der Signaltransduktion sind Proteinkinasen, die die Proteinphosphorylierung katalysieren.

Abbau von Makromolekülen

Große Moleküle können durch Enzyme in kleine Fragmente zerlegt werden, die dann vom menschlichen Körper leicht aufgenommen werden können. Viele Nährstoffe liegen in Form großer Moleküle wie Zucker, Proteine und Fette vor, die vom menschlichen Körper nicht leicht aufgenommen werden können. Daher werden diese Bestandteile vor der Aufnahme durch Enzyme in kleinere Stücke zerlegt, und dieser Prozess wird Katabolismus genannt. Nach der Aufnahme werden die kleinen Moleküle als Bausteine verwendet, um den Körper durch Gewebereparatur, Regeneration und Wachstum zu erneuern, und dieser Prozess wird Anabolismus genannt. Viele Enzyme müssen im Katabolismus und Anabolismus eingesetzt werden, wie Amylasen und Proteasen.

Energiegewinnung

Enzyme können Energie für lebende Organismen erzeugen. Adenosintriphosphat, auch bekannt als ATP, ist die Hauptspeicherform chemischer Energie. ATP ist eine geladene Batterie, die Energie freisetzen kann, um biologische Aktivitäten anzutreiben. Enzyme sind die Umwandler, die Energie in geeignete chemische Formen umwandeln und in ATP-Molekülen speichern. Die meisten dieser Enzyme werden ATP-Synthasen genannt.

Ionenpumpen

Einige Enzyme in der Zellmembran wirken als Ionenpumpen, um Ionen gegen ihren Konzentrationsgradienten über eine Plasmamembran zu transportieren, was an aktiven Transportmechanismen beteiligt ist. Diese primären Ionentransporter können Energie aus verschiedenen Quellen, einschließlich ATP, Sonnenlicht und anderen Redoxreaktionen, in potenzielle Energie umwandeln, die in einem elektrochemischen Gradienten gespeichert ist.

Abwehr und Ausscheidung

In Organismen gibt es immer einige nicht-nutritive Substanzen aus der äußeren Umgebung oder vom Körper selbst produziert, die weder in zelluläre Bestandteile umgewandelt noch als Energiequelle genutzt werden können. Daher müssen sie in Produkte umgewandelt werden, die entweder ausgeschieden oder als physiologische, pathologische oder toxikologische Komponenten genutzt werden. An diesem Vorgang können einzelne Enzyme, ein Komplex aus verschiedenen Enzymen oder ein Enzymsystem beteiligt sein, die eine Reihe biochemischer Reaktionen wie Oxidation, Reduktion, Hydrolyse usw. durchführen.

Zellregulation

Enzyme können Teile der inneren Zellstruktur bewegen und sie neu organisieren, um Zellaktivitäten zu regulieren. Sie transportieren Pakete von einem Teil zum anderen innerhalb der Zellen, ziehen Chromosomen auseinander, wenn die Zellen die Mitose durchlaufen, und bewegen auch Zilien, um Zellbewegungen auszulösen oder um Zellen dabei zu helfen, Schleim in den Atemwegen nach oben zu befördern, um die Atemwege frei zu halten. Häufig beteiligte Enzyme bei diesen Bewegungen sind Myosin-ATPase, Kinesin-ATPase und Dynein-ATPase.

Weitere Funktionen

Darüber hinaus sind Enzyme auch in der Lage, Bewegungen zu erzeugen, indem Myosin ATP hydrolysiert, um Muskelkontraktionen zu erzeugen, und intrazelluläre Substanzen als Teil des Zytoskeletts innerhalb der Zelle zu transportieren. Enzyme spielen eine wichtige Rolle bei vielen weiteren Funktionen, einschließlich Immunantworten und Alterungsprozessen. Luciferase ist der Hauptgrund für das Leuchten von Glühwürmchen, und Enzyme in Viren sind an der Infektion von Zellen oder der Freisetzung von Viruspartikeln aus Wirtszellen beteiligt.