Was sind Enzyme?

Enzyme sind makromolekulare biologische Katalysatoren

Das Wort „Enzym“ stammt aus dem Griechischen, en (in) + zyme (Ferment). Das älteste dokumentierte Beispiel für die kommerzielle Nutzung von Enzymen findet sich in einer Beschreibung der Weinherstellung im Codex von Hammurabi (altes Babylon, ca. 2100 v. Chr.). Die Menschen der Antike hatten bereits gelernt, Mikroorganismen als Enzymquellen in der Fermentation zu nutzen. Diese Praxis verbreitete sich auf der ganzen Welt, nicht nur im alten Babylon, sondern war auch in den frühen Zivilisationen Roms, Griechenlands, Ägyptens, Indiens und Chinas bekannt. Eine weitere der ältesten Anwendungen von Enzymen war bei Milchprodukten: Menschen lagerten frische Milch über längere Zeit in verschiedenen Tiermägen, die Enzyme namens „Lab“ enthalten, welche Milch in Käse umwandeln können. Dies sind gute Beispiele dafür, wie Enzyme als biologische Katalysatoren wirken, was bedeutet, dass sie die Geschwindigkeit biologischer Reaktionen erhöhen.

Die Struktur von Enzymen

Enzyme sind im Allgemeinen Proteine, die allein oder in einem großen Komplex mit anderen Enzymen agieren. Wie alle anderen Proteine bestehen Enzyme aus Aminosäuren, die in einer langen Kette angeordnet sind, welche sich zu spezifisch geordneten dreidimensionalen Strukturen faltet. Jedes Enzym besteht aus zwischen hundert und bis zu einer Million Aminosäuren, die wie Perlen auf einer Schnur angeordnet sind. Die Struktur und Funktion eines Enzyms wird durch die Reihenfolge der Aminosäuren bestimmt. Die einzigartige dreidimensionale Struktur jedes Enzyms bestimmt die Funktion des Enzyms. Selbst geringfügige Veränderungen in der Sequenz der Aminosäuren können einen deutlichen Einfluss auf die dreidimensionale Struktur und Funktion des Enzyms haben. Beachten Sie, dass nur eine kleine Anzahl von Enzymen keine Proteine sind, sondern aus kleinen katalytischen Ribosom-Nukleotidmolekülen besteht, explizit RNA's.

Einige Enzyme können ihre katalytischen Funktionen ohne Hilfe ausüben, während andere Enzyme eine weitere nicht-proteinogene Komponente benötigen, die als Cofaktor bezeichnet wird. Cofaktoren können anorganische Ionen wie Mg²⁺ oder Zn²⁺ sein oder aus organischen oder metallo-organischen Molekülen bestehen, die auch als Coenzyme bekannt sind.

Was macht Enzyme besonders?

Obwohl Enzyme große Moleküle sind, die aus Hunderten bis Millionen von Aminosäuren bestehen, nimmt nur ein kleiner Teil eines Enzyms tatsächlich an der Katalyse biochemischer Reaktionen teil, der als „aktives Zentrum“ bezeichnet wird. Die dreidimensionale Struktur eines Enzyms bestimmt das Aussehen und die Eigenschaften des aktiven Zentrums. Die Form des biologischen Substrats, das als das vom Enzym katalysierte Material definiert ist, muss genau vom aktiven Zentrum aufgenommen werden, bevor eine Reaktion stattfinden kann. Das Enzym und das Substrat passen wie ein Schlüssel ins Schloss zueinander, und nur Substrate mit der richtigen Form werden vom Enzym umgewandelt. Das ist es, was Enzyme in ihrer Wirkung spezifisch macht.

Hier helfen Ihnen die Definition, Klassifikation und Funktionen von Enzymen, ein umfassendes Verständnis davon zu erlangen, was Enzyme sind.

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