Enzyme: Wie sie funktionieren und was sie tun
Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen im menschlichen Körper. Sie binden an Moleküle und verändern sie auf spezifische Weise. Sie sind unter anderem für die Atmung, die Verdauung von Nahrungsmitteln, Muskeln und Nerven wichtig.
In diesem Artikel erklären wir, was ein Enzym ist, wie es funktioniert, und geben einige gängige Beispiele für Enzyme im menschlichen Körper.
Die Grundlagen
Enzyme bestehen aus Proteinen, die in komplizierte Formen gefaltet sind. Sie sind im ganzen Körper vorhanden.
Die chemischen Reaktionen, die uns am Leben erhalten - unser Stoffwechsel - hängen von der Arbeit der Enzyme ab.
Enzyme beschleunigen (katalysieren) chemische Reaktionen; In einigen Fällen können Enzyme eine chemische Reaktion millionenfach schneller auslösen als ohne sie.
Ein Substrat bindet an das aktive Zentrum eines Enzyms und wird in Produkte umgewandelt. Sobald die Produkte das aktive Zentrum verlassen, ist das Enzym bereit, sich an ein neues Substrat zu binden und den Vorgang zu wiederholen.
Was machen Enzyme?
Das Verdauungssystem - Enzyme helfen dem Körper, größere komplexe Moleküle in kleinere Moleküle wie Glukose zu zerlegen, damit der Körper sie als Brennstoff verwenden kann.
DNA-Replikation - Jede Zelle in Ihrem Körper enthält DNA. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, muss diese DNA kopiert werden. Enzyme helfen bei diesem Prozess, indem sie die DNA-Spulen abwickeln und die Informationen kopieren.
Leberenzyme - Die Leber baut Giftstoffe im Körper ab. Zu diesem Zweck werden verschiedene Enzyme verwendet.
Wie Enzyme funktionieren
Das Modell „Schloss und Schlüssel“ wurde erstmals 1894 vorgeschlagen. In diesem Modell hat das aktive Zentrum eines Enzyms eine bestimmte Form, und nur das Substrat passt wie ein Schloss und ein Schlüssel hinein.
Dieses Modell wurde jetzt aktualisiert und wird als Induced-Fit-Modell bezeichnet.
In diesem Modell ändert das aktive Zentrum seine Form, wenn es mit dem Substrat interagiert. Sobald das Substrat vollständig eingerastet ist und sich genau in der richtigen Position befindet, kann die Katalyse beginnen.
Die perfekten Bedingungen
Enzyme können nur unter bestimmten Bedingungen arbeiten.Die meisten Enzyme im menschlichen Körper arbeiten am besten bei etwa 37 ° C - Körpertemperatur. Bei niedrigeren Temperaturen arbeiten sie immer noch, aber viel langsamer.
Ebenso können Enzyme nur in einem bestimmten pH-Bereich (sauer / alkalisch) funktionieren. Ihre Präferenz hängt davon ab, wo sie sich im Körper befinden. Zum Beispiel arbeiten Enzyme im Darm am besten bei 7,5 pH, während Enzyme im Magen am besten bei pH 2 arbeiten, weil der Magen viel saurer ist.
Wenn die Temperatur zu hoch ist oder die Umgebung zu sauer oder alkalisch ist, ändert das Enzym seine Form. Dies verändert die Form des aktiven Zentrums, so dass Substrate nicht daran binden können - das Enzym ist denaturiert.
Cofaktoren
Einige Enzyme können nur funktionieren, wenn ihnen ein bestimmtes Nicht-Protein-Molekül zugeordnet ist. Diese werden als Cofaktoren bezeichnet. Beispielsweise kann Carboanhydrase, ein Enzym, das zur Aufrechterhaltung des pH-Werts des Körpers beiträgt, nur funktionieren, wenn es an ein Zinkion gebunden ist.
Hemmung
Um sicherzustellen, dass die Systeme des Körpers richtig funktionieren, müssen manchmal Enzyme verlangsamt werden. Wenn beispielsweise ein Enzym zu viel aus einem Produkt macht, muss es eine Möglichkeit geben, die Produktion zu reduzieren oder zu stoppen.
Die Aktivität von Enzymen kann auf verschiedene Weise gehemmt werden:
Kompetitive Inhibitoren - Ein Molekül blockiert das aktive Zentrum, so dass das Substrat mit dem Inhibitor konkurrieren muss, um sich an das Enzym zu binden.
Nicht kompetitive Inhibitoren - Ein Molekül bindet an ein anderes Enzym als das aktive Zentrum und verringert dessen Wirksamkeit.
Nichtkompetitive Inhibitoren - Der Inhibitor bindet an das Enzym und das Substrat, nachdem sie aneinander gebunden haben. Die Produkte verlassen das aktive Zentrum weniger leicht und die Reaktion wird verlangsamt.
Irreversible Inhibitoren - Ein irreversibler Inhibitor bindet an ein Enzym und inaktiviert es dauerhaft.
Beispiele für spezifische Enzyme
Es gibt Tausende von Enzymen im menschlichen Körper, hier nur einige Beispiele:
- Lipasen - eine Gruppe von Enzymen, die helfen, Fette im Darm zu verdauen.
- Amylase - hilft, Stärken in Zucker umzuwandeln. Amylase kommt im Speichel vor.
- Maltase - auch im Speichel enthalten; bricht die Zuckermaltose in Glukose. Maltose kommt in Lebensmitteln wie Kartoffeln, Nudeln und Bier vor.
- Trypsin - im Dünndarm gefunden, zerlegt Proteine in Aminosäuren.
- Laktase - kommt auch im Dünndarm vor und zerlegt Laktose, den Zucker in der Milch, in Glukose und Galaktose.
- Acetylcholinesterase - baut den Neurotransmitter Acetylcholin in Nerven und Muskeln ab.
- Helicase - löst DNA auf.
- DNA-Polymerase - synthetisieren Sie DNA aus Desoxyribonukleotiden.
In einer Nussschale
Enzyme spielen eine große Rolle im täglichen Betrieb des menschlichen Körpers. Durch die Bindung an und Veränderung von Verbindungen sind sie für das reibungslose Funktionieren des Verdauungssystems, des Nervensystems, der Muskeln und vieles mehr von entscheidender Bedeutung.
