Begegnungen mit der Natur 5, Schulbuch

40 Stoffwechselphysiologie M Arbeitsheft Seite 10, 11 Enzyme sind Biokatalysatoren Chemische Reaktionen finden nur unter Energiezufuhr (Aktivierungsenergie), beispielsweise durch Wärme oder elektrische Energie, statt. Stoffe, die leichter miteinander reagieren, benötigen weniger Aktivierungsenergie als solche, die nur schwer Reaktionen eingehen. Es gibt Stoffe (Katalysatoren), die – werden sie einem chemischen Reaktions­ gemenge zugesetzt – den Ablauf der chemischen Reaktion erleichtern oder beschleunigen, indem sie mit einem der Reaktionspartner eine Verbindung eingehen und dadurch die Aktivierungsenergie senken. Sie selbst werden dabei nicht verbraucht und nach der Reaktion unverändert wieder freigesetzt. Katalysatoren spielen auch bei biochemischen Reaktionen eine wichtige Rolle. 1833 gelang es dem französischen Chemiker Anselme Payen (1795–1871) aus keimender Gerste einen Stoff zu extrahieren, der den Abbau von Stärke zu Traubenzucker bewirkt. Er bezeichnete den Stoff als Diastase. Payen hatte damit den ersten Biokatalysator (Enzym) entdeckt. Zwei Jahre später gewann Theodor Schwann ( S. 20) aus Magensäften einen Stoff, der Fleisch abbaut. Schwann nannte den Stoff Pepsin. In der Folge wur­ den immer mehr solcher ursprünglich als Fermente bezeichneter Biokatalysa­ toren entdeckt. Dem deutschen Chemiker Eduard Buchner (1860–1917) gelang der Beweis, dass die – vermeintlich nur in lebenden Zellen aktiven – Fermente auch außer­ halb (im Reagenzglas) ihre Arbeit verrichten. Heute hat sich die Bezeichnung Enzym gegenüber dem Begriff Ferment oder Biokatalysator durchgesetzt. Enzyme kommen in allen Lebewesen vor. Ohne sie wäre kein Leben auf der Erde möglich. So müssten wir zB auch bei vollem Nahrungsangebot verhungern, würden nicht Verdauungsenzyme für den Abbau der Nahrung sorgen ( S. 97). Enzyme halten den Stoffwechsel in Gang Alle Stoffwechselvorgänge im Organismus erfolgen unter der Mitwirkung von Enzymen. Sie machen Stoffe reaktionsfähig und ermöglichen den Ablauf von Stoffwechselvorgängen bei normaler Körpertemperatur . Fast alle Enzyme sind Proteine Enzyme werden im Körper gebildet. Fast alle sind Proteine (Eiweißstoffe). Teil­ weise haben sie allerdings auch einen Nichteiweißanteil, ein so genanntes Coenzym .  Katalysatoren die in Lebewesen wirken, werden als Biokatalysatoren oder Enzyme bezeich- net.  Eduard Buchner Buchner lieferte mit seiner Entdeckung den Grundstein für die Enzymologie (Teilgebiet der Biochemie, das sich u. a. mit den chemischen Veränderungen, die durch Enzyme verursacht werden, beschäftigt). Die Enzymologie hat heute in der Industrie (Waschmittelindustrie, Nahrungsmittelindustrie …) und in der Medizin große Bedeutung. So werden beispielsweise Waschmitteln eiweiß-, fett- und kohlenhydratspaltende Enzyme beigefügt, um damit entsprechende Flecken entfernen zu können. In der Medizin werden Enzyme zur Herstellung von Medikamenten und in der Diagnos- tik (zum Erkennen von Krankheiten) ein- gesetzt.  Körpertemperatur Die Körpertemperatur des Menschen liegt bei rund 37 °C. Bei dieser Tempera- tur weisen unsere Enzyme die bestmög- liche Wirkung auf. Unter und über die- sem Temperaturoptimum nimmt ihre Funktionsfähigkeit ab. Ab einer kriti- schen Temperatur (ca. 42 °C) wird die Struktur der Proteine unwiederbringlich zerstört − die Enzyme sind nicht mehr funktionstüchtig ( auch S. 86).  Coenzym Mineralstoffe und Vitamine spielen eine wichtige Rolle als Coenzyme (zB Coenzym A,  S. 46 f). Aktivierungs- energie ohne Enzym Aktivierungs- energie mit Enzym ohne Enzym Energie Reaktionsverlauf mit Enzym Ausgangssto e (Substrate) Endsto e (Produkte) 7  Enzyme setzen die Aktivierungsenergie herab. Erkläre, warum es lebensbedroh­ lich für dich werden kann, wenn du Fieber über 42 °C bekommst? Selbst aktiv! Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv