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Enzyme sind Eiweißstoffe, die für alle Stoffwechselreaktionen als Biokatalysatoren von Bedeutung sind. Sie erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit, durch Senkung der Aktivierungenergie. Deshalb können Reaktionen schon bei Zimmertemperatur erfolgen, da Enzyme den Betrag der aufzuwendenden Energie senken.
Diese komplex gefalteten Eiweißketten haben ein aktives Zentrum, eine taschenartige Vertiefung in der die Reaktionen, in einer lockeren Verbindung zwischen Enzym und Substrat, stattfinden. Diese Vertiefung im Enzym garantiert eine sichere Erkennung des Substrates. (Schlüssel-Schloß) Deshalb können die meisten Enzyme auch nur eine Reaktion an einem ganz bestimmten Substrat beschleunigen. Enzyme können nicht nur Bindungen spalten, sondern auch Bindungen knüpfen.
Enzyme sind empfindlich gegen Hitze und pH-Wert-Änderungen, es gibt daher ein Temperaturoptimum und pH-Optimum für jedes Enzym. Wird das Temperaturoptimum Unterschritten, dann fällt der Energiegewinn niedriger aus. Wird es Überschritten dann sinkt der Energiegewinn ebenfalls, möglicherweise wird das Enzym bei zu großer Hitze sogar zerstört. Starke Säuren können Enzyme ebenfalls schädigen.
Ein großer Teil der Enzyme wird durch das Anhängen von -ase an den Substratnamen benannt.
Amylase ist somit das passende Enzym zum Amylum.
Es ist ebenfalls möglich Enzyme zu hemmen, also ihren katalytischen Effekt zu blockieren.
Zum einen durch die kompetitive Hemmung, wobei ein dem Substrat ähnelndes Molekül, das aktive Zentrum blockiert. Gesteuert wird diese Hemmung allein durch die Konzentration des Hemmstoffes und der des Substrates. Durch Erhöhung der Substratkonzentration kann man die kompetitive Hemmung wieder rückgängig machen. Bei einer nichtkompetitiven Hemmung greift der Inhibitor (Hemmstoff) an einer anderen Bindungsstelle an und die Umsetzung des Substrates wird ebenfalls unmöglich. Die Erhöhung der Substratkonzentration hat in diesem Falle keine besondere Wirkung.
Coenzyme sind Bestandteil eines Enzyms und zwar Teil des aktiven Zentrums. Weil sie bei der Reaktion chemisch verändert werden, nennt man sie auch Cosubstrate. In einer späteren Reaktion können die Coenzyme jedoch regeneriert werden. Man unterscheidet wasserstoffübertragende und energieübertragende Coenzyme.
Ein großes Aufgabengebiet der Enzyme, Coenzyme und deren Zyklen ist die Verwertung von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen. Diese vielfältigen Prozesse sind nötig, da der Mensch in seiner Nahrungsaufnahme sehr unbeschränkt ist (Allesfresser), er muß also die unterschiedlichsten Nährstoffe verwerten. Das ist Bedingung für einen geregelten Stoffwechsel.
Im Einzelnen...
Kohlenhydratabbau: Die Atmungskette erklärt warum der Mensch atmet. In ihr wird das NADH+H+ aus der Glykolyse und dem Citronensäurezyklus oxidiert um ADP in ATP zu verwandeln.
Fettabbau: Fette sind sehr gute Energiespeicher. Bezogen auf Gewichtsmengen hat Fett mehr als den doppelten Energiegehalt von Glucose. Die Zyklen im menschlichen Körper sind vielfach miteinander Verknüpft. Die Glykolyse und der Citronensäurezyklus und somit auch die Atmungskette sind ebenfalls Bestandteil des Fettabbaus.
Harnstoffzyklus: Die Eiweißstoffe in der Nahrung werden ebenfalls verwertet. Aus ihnen läßt sich ebenfalls Energie gewinnen. Jedoch entsteht auch Ammoniak, ein starkes Zellgift, das über den Harnstoff ausgeschieden wird.
Diese drei Vorgänge sind untereinander noch weiter Verknüpft. Das ist wichtig damit möglichst wenig (und vor allem ungiftige) Reststoffe übrigbleiben und möglichst viel Energie aus der Nahrung gewonnen wird.
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