Enzyme: Wie sie arbeiten und was sie tun

Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen im menschlichen Körper. Sie binden sich an Moleküle und verändern sie auf spezifische Weise. Sie sind essentiell für die Atmung, Verdauung von Nahrung, Muskel- und Nervenfunktionen, unter Tausenden anderer Rollen.

In diesem Artikel erklären wir, was ein Enzym ist, wie es funktioniert, und geben einige gängige Beispiele für Enzyme im menschlichen Körper.

Die Grundlagen

Alpha-Amylase-Enzym

Enzyme sind aus Proteinen aufgebaut, die zu komplizierten Formen gefaltet sind; Sie sind im ganzen Körper vorhanden.

Die chemischen Reaktionen, die uns am Leben erhalten – unseren Stoffwechsel – verlassen sich auf die Arbeit, die Enzyme leisten.

Enzyme beschleunigen (katalysieren) chemische Reaktionen; In manchen Fällen können Enzyme eine chemische Reaktion millionenfach schneller durchführen als ohne sie.

Ein Substrat bindet an die aktive Stelle eines Enzyms und wird in Produkte umgewandelt. Sobald die Produkte das aktive Zentrum verlassen, ist das Enzym bereit, an einem neuen Substrat zu haften und den Prozess zu wiederholen.

Was machen Enzyme?

Das Verdauungssystem – Enzyme helfen dem Körper, größere komplexe Moleküle in kleinere Moleküle wie Glukose aufzuspalten, damit der Körper sie als Brennstoff nutzen kann.

DNA-Replikation – jede Zelle in Ihrem Körper enthält DNA. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, muss diese DNA kopiert werden. Enzyme helfen dabei, indem sie die DNA-Spulen abwickeln und die Informationen kopieren.

Leberenzyme – die Leber baut Giftstoffe im Körper ab. Um dies zu tun, verwendet es eine Reihe von Enzymen.

Wie funktionieren Enzyme?

Enzymschloss und Schlüsselmodell

Das "Schloss und Schlüssel" -Modell wurde erstmals 1894 vorgeschlagen. In diesem Modell ist die aktive Stelle eines Enzyms eine spezifische Form, und nur das Substrat passt hinein wie ein Schloss und Schlüssel.

Dieses Modell wurde jetzt aktualisiert und heißt das Modell der induzierten Anpassung.

In diesem Modell ändert die aktive Site die Form, wenn sie mit dem Substrat interagiert. Sobald das Substrat vollständig in der genauen Position eingerastet ist, 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 aber immer noch viel langsamer.

In ähnlicher Weise können Enzyme nur in einem bestimmten pH-Bereich (sauer / alkalisch) funktionieren. Ihre Präferenz hängt davon ab, wo sie im Körper gefunden werden. Zum Beispiel arbeiten Enzyme im Darm am besten bei pH 7,5, während Enzyme im Magen am besten bei pH 2 arbeiten, weil der Magen viel saurer ist.

Wenn die Temperatur zu hoch ist oder wenn die Umgebung zu sauer oder alkalisch ist, verändert das Enzym die Form; dies verändert die Form des aktiven Zentrums, so dass Substrate nicht daran binden können – das Enzym ist denaturiert worden.

Cofaktoren

Einige Enzyme können nur funktionieren, wenn sie ein spezifisches Nicht-Protein-Molekül haben, das an sie gebunden ist. Diese werden Cofaktoren genannt. Zum Beispiel kann Carboanhydrase, ein Enzym, das hilft, den pH-Wert des Körpers aufrechtzuerhalten, nicht funktionieren, wenn es nicht an ein Zinkion gebunden ist.

Hemmung

Um sicherzustellen, dass die Körpersysteme richtig funktionieren, müssen Enzyme manchmal verlangsamt werden. Zum Beispiel, wenn ein Enzym zu viel von einem Produkt macht, muss es einen Weg geben, die Produktion zu reduzieren oder zu stoppen.

Die Aktivität von Enzymen kann auf verschiedene Arten gehemmt werden:

Kompetitive Inhibitoren – ein Molekül blockiert die aktive Stelle, so dass das Substrat mit dem Inhibitor konkurrieren muss, um sich an das Enzym zu binden.

Nicht kompetitive Inhibitoren – ein Molekül bindet sich an ein anderes Enzym als das aktive Zentrum und reduziert, wie effektiv es funktioniert.

Nicht-kompetitive Inhibitoren – der Inhibitor bindet an das Enzym und das Substrat, nachdem sie sich 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 sind nur ein paar Beispiele:

  • Lipasen – eine Gruppe von Enzymen, die zur Verdauung von Fetten im Darm beitragen.
  • Amylase – hilft, Stärken in Zucker zu verwandeln. Amylase wird im Speichel gefunden.
  • Maltase – auch im Speichel gefunden; bricht die Zucker Maltose in Glucose. Maltose kommt in Lebensmitteln wie Kartoffeln, Teigwaren und Bier vor.
  • Trypsin – im Dünndarm gefunden – zerlegt Proteine ​​in Aminosäuren.
  • Laktase – ebenfalls im Dünndarm enthalten, spaltet Lactose, den Zucker in Milch, in Glucose und Galactose.
  • Acetylcholinesterase – baut den Neurotransmitter Acetylcholin in Nerven und Muskeln ab.
  • Helicase – entwirrt DNA.
  • DNA-Polymerase – synthetisieren DNA aus Desoxyribonukleotiden.

In einer Nussschale

Enzyme spielen eine große Rolle im täglichen Ablauf des menschlichen Körpers. Durch Bindung und Veränderung von Verbindungen sind sie für das reibungslose Funktionieren des Verdauungssystems, des Nervensystems, der Muskeln und viel mehr wichtig.

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