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Enzyme

Skripte
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Einführung

Verdauung: Enzyme
Abb. 1: Wo verschwinden Bonbons hin, die wir lutschen?
Verdauung: Enzyme
Abb. 1: Wo verschwinden Bonbons hin, die wir lutschen?
Du hast gerade so richtig Lust auf eine Süßigkeit und steckst dir ein Bonbon in den Mund. Der herrliche Geschmack breitet sich auf deiner Zunge aus, doch mit der Zeit musst du feststellen, dass sich das Bonbon auflöst.
Wo ist es hin und wieso verschwindet es? Das hängt mit Enzymen zusammen. Diese kleinen Arbeiter wollen wir in diesem Skript einmal unter die Lupe nehmen.



Schwere Aufgabe? Kein Problem!

Bonbons bestehen zu großen Teilen aus langkettigen Zuckern (Kohlenhydraten). Diese Zucker bestehen aus einem Grundbaustein, dem Traubenzucker, der ganz oft aneinander hängt. Zucker sind chemisch stabil, d.h. sie zersetzen sich nicht von selbst.
Wenn wir Zucker auseinander nehmen wollen, dann müssen wir den Zucker in Salzsäure kräftig aufkochen. Wollen wir den daraus entstandenen Traubenzucker in Kohlenstoffdioxid und Wasser umwandeln, dann müssen wir den Zucker in eine Brennerflamme halten.
Die selben Reaktionen geschehen in unserem Körper auch. Nur ohne Säure und ohne Brennerflamme, bei $37°$C und das noch viel schneller. All das haben wir den Enzymen zu verdanken. Mit ihnen können wir die schwierigsten Reaktionen problemlos und sicher in unserem Körper stattfinden lassen.

Wie wirken Enzyme?

Enzyme gehören zu den Proteinen. Sie sind nicht nur sehr groß, sondern besitzen auch eine spezifische Struktur, die der Schlüssel zu ihrer Funktion ist. Ohne die Struktur würde das Enzym nicht funktionieren. Deshalb sind Enzyme, wie viele andere Proteine, anfällig für Hitze. Ab einer Temperatur von $42°$C denaturieren Proteine, d.h. ihre Struktur wird zerstört.
Enzyme besitzen folgende Eigenschaften:
  • Enzyme können nur einen bestimmten Stoff umsetzen. Dieser Stoff ist das Substrat des Enzyms.
  • Das Substrat passt ganz spezifisch in das Enzym, ähnlich wie ein Schlüssel in ein Schloss. Deshalb nennt man das Prinzip, nach dem das Enzym arbeitet auch das Schlüssel-Schloss-Prinzip.
  • Das Enzym kann bei seinem Substrat nur eine ganz bestimmte Wirkung erzielen. Ein Beispiel wäre es das Substrat zu spalten.
  • Enzyme ermöglichen Reaktionen, die normalerweise nicht so einfach von statten gehen können. Sie senken z.B. die benötigte Temperatur. Auch werden sie bei der Reaktion nicht verbraucht. Ein Enzym könnte theoretisch unendlich oft ein Substrat umsetzen, ohne sich dabei zu verändern. Damit hat ein Enzym alle Eigenschaften die ein Katalysator, der z.B. in großtechnsichen Verfahren verwendet wird, besitzt. Deshalb nennt man Enzyme auch Biokatalysatoren. Den Begriff Katalysator findest du auch in der Chemie.
  • Ein Enzym wird immer nach dem Substrat, welches es umsetzt, benannt und endet auf -ase. Eine Amylase würde also den Zucker Amylose umsetzen.
Die Eigenschaften der Enzyme haben wir dir noch einmal in einer Grafik dargestellt.
Verdauung: Enzyme
Abb. 2: Ein Enzym setzt sein Substrat um, ohne dabei verbraucht zu werden. Andere Stoffe werden nicht umgesetzt.
Verdauung: Enzyme
Abb. 2: Ein Enzym setzt sein Substrat um, ohne dabei verbraucht zu werden. Andere Stoffe werden nicht umgesetzt.

Beispiel: Zuckerverdauung

Kommen wir noch einmal zurück zu unserem Beispiel mit dem Bonbon, das in unserem Mund verschwindet. Wie wir bereits erfahren haben, bestehen Bonbons aus langkettigen Zuckern. In unserem Mund sitzt nun das Enzym Amylase, welche die Kohlenhydrate in kürzere Mehrfachzucker, die Malzzucker, spaltet.
Anschließend kommt unser nächstes Enzym, die Maltase. Wie du an ihrem Namen erkennen kannst, spaltet sie die Maltose (=Malzzucker) und wir erhalten einen Einfachzucker, die Glucose, auch als Traubenzucker bekannt. Dieser kann nun von unserem Körper im Dünndarm aufgenommen werden.
Auf die gleiche Weise spaltet unser Körper auch Fette und Proteine in ihre Grundbausteine. Wir haben dir diesen Vorgang noch einmal in einer Abbildung zusammengefasst.
Verdauung: Enzyme
Abb. 3: Ein Enzym setzt sein Substrat um, ohne dabei verbraucht zu werden. Andere Stoffe werden nicht umgesetzt.
Verdauung: Enzyme
Abb. 3: Ein Enzym setzt sein Substrat um, ohne dabei verbraucht zu werden. Andere Stoffe werden nicht umgesetzt.
Du siehst, Enzyme sind großartige Proteine, die uns eine Menge Arbeit abnehmen. Ohne sie müssten wir noch regelmäßig zu unserer Schokolade einen Bunsenbrenner schlucken. Ansonsten könnte es schwierig werden die Schokolade zu verdauen und auf Schokolade möchte nun wirklich niemand verzichten, oder?
Bildnachweise [nach oben]
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Public Domain
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© 2015 – SchulLV.
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© 2015 – SchulLV.
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