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Biokatalysatoren Enzyme und Organismus

Ohne Enzyme liefe in unserem Körper nichts. Sie steuern den Stoffwechsel, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Auch im Alltag, etwa beim Schmutz lösen und der Technik sind Enzyme als Motoren der Umwandlung unverzichtbar.

Von: Anita Bach, ein Film von Anita Bach

Stand: 10.01.2013

Eine junge Frau beißt in ein Brot | Bild: BR

Wer Brot längere Zeit kaut, bemerkt, dass es allmählich einen süßen Geschmack annimmt. Der Speichel im Mund enthält Ptyalin, ein Enzym, das die Stärke im Brot in Zuckermoleküle aufspaltet. Enzyme sind Stoffe, die wir brauchen, damit bestimmte chemische Reaktionen des Stoffwechsels bei Körpertemperatur in Gang kommen. Sie werden deshalb auch als Biokatalysatoren bezeichnet. Sie beschleunigen die chemischen Reaktionen im Körper, indem sie die dazu nötige Aktivierungsenergie herabsetzen.

Alle Enzyme sind Proteine

Fast immer sind Enzyme kugelförmige Moleküle mit einer Einbuchtung, dem sogenannten aktiven Zentrum. Hier wirkt das Enzym auf ein Substrat ein, ein zu ihm passendes Molekül. Ein Enzym kann immer nur dann wirksam werden, wenn das Enzym und das Substrat zueinander passen - wie ein Schlüssel zu einem Schloss.

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Wenn wir z. B. Semmeln essen, werden nur die Enzyme wirksam, die auch zu den Inhaltsstoffen der Semmeln, der Stärke, passen. Das Enzym Amylase oder Ptyalin, spaltet die Moleküle in Maltose, einen Doppelzucker, dann greift die Maltase an. Schritt für Schritt werden die Stärkemoleküle zerkleinert, übrig bleiben Einfachzucker. Die Bestandteile von Käse und Ei dagegen gelangen zunächst unverändert bis in den Magen. Die Magenwand fügt nun das Enzym Pepsin dazu, das spaltet die Proteine in kleinere Bruchstücke, bevor sie dann im Darm in Aminosäuren zerlegt werden.

Enzyme lassen sich einteilen nach ihrer Funktion und den Substraten, auf die sie einwirken. Verdauungsenzyme sind zuständig für die Aufspaltung von Proteinen, Fetten oder Kohlenhydraten – daher haben sie auch ihre Namen. Enzyme, die Proteine in Fisch, Fleisch oder Eier spalten, heißen Proteasen. Enzyme, die Fette wie Schmalz, Butter und Öl zerschneiden, nennt man Lipasen. Bei der Verdauung von stärkehaltigen Nudeln, Reis oder Brot sind Amylase und Maltase aktiv.

Enzyme haben viele Aufgaben

Die Medizin setzt Enzyme bei Verdauungs- und Stoffwechselstörungen ein, auch beim Waschen leisten sie gute Dienste. In Waschmitteln helfen sie mit beim Entfernen von Fett- und Eiweißflecken. Solche Waschpulver sind aber nicht geeignet für Kochwäsche, weil die Enzyme bei etwa 60 Grad ihre Wirksamkeit verlieren. Vor allem Fleckenentferner und Spezialwaschmittel enthalten Enzyme. Ein altbewährtes und wirksames Mittel gegen Flecken ist Gallseife. Enzyme werden auch beim Gerben von Leder eingesetzt, sie werden der Beize in der Trommel zugegeben. Es sind vor allem Proteasen, die hier ihre Aufgabe beim Enthaaren der Felle und Häute erfüllen. Die Enzyme sorgen dafür, dass das Leder weich und geschmeidig wird.

Bewährt haben sich Enzyme auch in der Käserei. Der Milch wird Lab zugesetzt, das enthält Chymosin. Das Enzym lässt die Milch gerinnen, ohne dass sie sauer wird. Früher wurde das Lab aus Kälbermägen gewonnen, heute wird es biotechnisch hergestellt. Der eingedickte Käsebruch kann von der Molke abgeschöpft werden. Im Keller reift der Käse dann unter Einwirkung weiterer fett- und eiweißspaltender Enzyme heran und entwickelt seinen typischen Geschmack.

Beim Bierbrauen sind Enzyme ebenfalls im Einsatz, sie werden beim Maischen im Malz aktiv. Die Brauer verwenden hierzulande meist Gersten- oder Weizenmalz. Das enthält Enzyme - es sind Amylasen - die spalten die Stärke im Korn auf und machen daraus vergärbaren Zucker, Maltose. Erst dann kann die Bierhefe mit Unterstützung ihrer zelleigenen Enzyme diesen Zucker zu Alkohol vergären.

Den Bäckern helfen Enzyme bei der Zubereitung von Hefeteig. Vielfach werden Enzyme den Backmischungen zugegeben. Sie sind auch im Stoffwechsel der Hefezellen aktiv. Sie "verdauen" die Stärke vor und erleichtern der Hefe die Arbeit. Die Hefe leistet mehr und das Volumen des Gebäcks dehnt sich aus, der Teig "geht auf". Enzyme lassen auch zähes Fleisch zart werden. Die Tropenfrucht Papaya enthält Papain, ein Enzym, das die proteinhaltigen Fleischfasern mürbe macht.


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