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Biokatalysatoren
veraltete Bezeichnung Fermente, in den Zellen aller Lebewesen gebildete Proteine, die die gesamten chemischen Umwandlungen (→ Stoffwechsel) im Organismus erst ermöglichen. Als Katalysatoren setzen sie die Aktivierungsenergie für chemische Reaktionen herab und beschleunigen diese, so dass sie bei Körpertemperatur ablaufen können. Sie selbst gehen unverändert aus der Reaktion hervor. Die Wirkung der Enzyme ist abhängig von der Temperatur, dem pH-Wert in der Zelle, der Substratkonzentration, dem Vorhandensein von Aktivatoren und dem Fehlen von Hemmstoffen. Enzyme sind in hohem Maß substratspezifisch und wirkungsspezifisch, das heißt, sie setzen jeweils nur einen bestimmten Ausgangsstoff um, und sie katalysieren jeweils nur einen bestimmten Reaktionstyp. Man kennt heute über 3000 Enzyme.
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Die meisten Enzyme bestehen aus einem Proteinanteil (Apoenzym) und einem Nicht-Proteinanteil (Coenzym), der entweder fester Bestandteil des Enzyms ist (prosthetische Gruppe) oder für begrenzte Zeit gebunden wird. Beide zusammen bilden das Holoenzym. Nach den wichtigsten katalysierten Reaktionen werden die Enzyme eingeteilt in: 1. Oxidoreduktasen, die Redoxreaktionen innerhalb eines Substratpaares katalysieren, 2. Transferasen, die Gruppenübertragungen katalysieren, 3. Hydrolasen, die hydrolytische Spaltungen etwa von Ester-, Peptid- oder Glykosidbindungen katalysieren, 4. Lyasen beziehungsweise Synthasen, die chemische Gruppen eliminieren und dabei Doppelbindungen bilden (Lyasen) beziehungsweise chemische Gruppen an Doppelbindungen anlagern und diese damit auflösen (Synthasen), 5. Isomerasen, die Isomerisierungsreaktionen katalysieren, 6. Ligasen (Synthetasen), die zwei Moleküle unter Energieverbrauch verknüpfen.
In der Medizin dienen Enzyme zu Substitutionstherapien bei Störungen der Verdauung und Blutgerinnung sowie zur Behandlung von Verbrennungen, Herz-, Kreislauf- und Krebserkrankungen u. a. Die → Enzymdiagnostik ist ein wichtiges Mittel zur Diagnose verschiedener Krankheiten wie Herzinfarkt, Leber- und Bauchspeicheldrüsenentzündung sowie Muskelerkrankungen. Biotechnologisch hergestellte Enzyme werden zunehmend industriell genutzt, so in der Pharma-, Lebensmittel-, Getränke-, Papier-, Textil- und Waschmittelindustrie.
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