Enzyme sind wichtige Biokatalysatoren

OHNE ENZYME IST KEIN LEBEN MÖGLICH

Enzyme sind Eiweiße und Eiweißbestandteile, die entscheidende biochemische Vorgänge bestimmen und im Zentrum jedes Lebens stehen. Als Biokatalysatoren ermöglichen Enzyme überhaupt erst, dass Leben entstehen, wachsen und sich weiterentwickeln kann. Sie können Reaktionsgeschwindigkeiten um das Millionenfache steigern. Ihr Aufbau, ihre Funktion und Wirkung ist komplex und sie spielen auch im menschlichen Körper eine unersetzbare Hauptrolle, die bei der Vervielfältigung der Erbinformationen beginnt.

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Aufbau und Funktion

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Aufbau der Enzyme

AMINOSÄUREN SIND ENTSCHEIDEND

Enzyme bestehen aus Protein und sie werden aus 20 verschiedenen Aminosäuren gebildet. Je nach Funktion der Aminosäuren hat jedes Enzym eine spezielle Zusammensetzung.

Der Aufbau der Enzyme unterscheidet sich durch die Zusammensetzung, Menge und Reihenfolge der jeweils beteiligten Aminosäuren.

Wie ein Enzym aufgebaut wird, ist in den Genen verankert und wird in der Zelle durch eine genetische Anweisung gesteuert und dort auch überwacht. Hergestellt werden sie in einem komplizierten biochemischen Prozess in lebenden Zellen. Erst durch ihre spezielle Struktur können Enzyme ein Teil von aufbauenden oder abbauenden Stoffwechselprozessen werden.

Enzyme sind so aufgebaut, dass sie mit dem jeweiligen Molekül, das als Substrat bezeichnet wird, eine Bindung über eine Tasche oder Rinne eingehen. Nur ganz spezifische Substrate können sich daran anlagern und einen Enzym-Substrat-Komplex eingehen. Nach der Reaktion zerfällt der Komplex in das unveränderte Enzym und das Produkt.

AUS WELCHEN AMINOSÄUREN WERDEN ENZYME HERGESTELLT?

Aminosäuren sind die kleinsten Bausteine von Enzymen. Enzyme werden aus 20 proteinogenen Aminosäuren aufgebaut:

  • Glycin (Gly)
  • Alanin (Ala)
  • Serin (Ser)
  • Threonin ( (Thr)
  • Valin (Val)
  • Leucin (Leu)
  • Isoleucin (Iie)
  • Asparagin (Asp)
  • Glutamin (Glu)
  • Arginin (Arg)
  • Lysin (Lys)
  • Cystein (Cys)
  • Metheonin (Met)
  • Phenylanalin (Phe)
  • Tyrosin (Tyr)
  • Tryptophan (Trp)
  • Histidin (His)
  • Prolin (Pro)

Welche Funktionen haben Enzyme?

ENZYME REGELN KÖRPERFUNKTIONEN

Experten schätzen, dass im menschlichen Körper zwischen 15.000 und 30.000 Enzyme aktiv sind, die alle lebensnotwendigen Vorgänge in den etwa 100.000 Milliarden Körperzellen steuern.

Sie regeln Neuentstehung, Wachstum, Veränderung und Tod. Viele von ihnen werden selbst von unseren Körperzellen produziert. Alle haben unterschiedliche Funktionen und üben unterschiedliche Wirkung aus. Sie bewirken entscheidende Vorgänge, wie etwa bei der Verdauung, im Stoffwechsel, der Muskelkontraktion oder der Ausscheidung von Abfallstoffen.

Enzymaktivitäten können vorübergehend oder dauerhaft gehemmt werden. Bei einer Hemmung wird die Anlagerung eines Substrats verhindert. Auch eine Verlangsamung oder Beschleunigung ist möglich. Durch solche Einflüsse lässt sich das biologische System kontrollieren.

Folgende wesentliche Funktionen übernehmen Enzyme im Körper:

  • Enzyme sind verantwortlich für die Herstellung von Botenstoffen und Hormonen
  • Enzyme reparieren geschädigte Abschnitte der DNA in den Genen
  • Enzyme übernehmen die Spaltung von Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen, damit sie für den Körper verwertbar sind. Diese Aufgaben übernehmen z.B. die Enzyme Amylase im Speichel, Lipase und Pepsin im Magensaft und viele weitere, die sich im Sekret der Bauchspeicheldrüse und dem Dünndarm befinden
  • Enzyme sind an der Funktion des Immunsystems beteiligt

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Mangan und Manganmangel

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Bedarf und Funktion

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  • In Verbindung mit Cofaktoren wie z.B. Mangan, Zink und Selen bilden Enzyme körpereigene Schutzsysteme gegen freie Radikale
  • Enzyme steuern den Aufbau aller Eiweißmoleküle, die für die Körperzellen und Zellfunktionen notwendig sind
  • Enzyme liefern die Proteine, die für den Aufbau und die Erneuerung aller Zellen verantwortlich sind
  • Enzyme stellen die Struktureiweiße her, aus denen Herzmuskelzellen, Hautzellen, Leberzellen, Schleimhautzellen, Knorpelzellen, Bindegewebe, Muskelzellen und andere Körperzellen bestehen

ANTIOXIDATIVE ENZYME

Bei der Abwehr der zellschädigenden Freien Radikale wird neben speziellen antioxidativen Verbindungen, wie Glutathion, Coenzym Q10, den Vitaminen A, C und E, Beta-Carotin und Cystein, auch ein antioxidatives Enzymsystem aktiv, das auf verschiedene Spurenelemente angewiesen ist und aus 3 Enzymen besteht. Zum antioxidativen Enzymsystem zählt das Enzym Glutathionperoxidase, das von Selen abhängig ist. Neben dem eisenabhängigen Enzym Katalase, zählt außerdem die Superoxiddismutase zu dem schützenden Komplex, die selbst auf die Spurenelemente Zink, Mangan und Kupfer angewiesen ist.

Wann entfalten Enzyme ihre Wirkung?

ENZYME BENÖTIGEN ZWEI VORAUSSETZUNGEN

Damit Enzyme ihre optimale Wirkung erzielen können, sind zwei Voraussetzungen nötig.

Die erste Voraussetzung, die ein Enzym zur Wirkung braucht, ist eine Betriebstemperatur zwischen +37 °C und -37 °C. Nur in diesem Temperaturbereich kann das hitzeempfindliche Enzym seine Aufgabe beim Aufbau und Abbau optimal erfüllen.

Wenn es zu einer Infektion oder Erkrankung kommt, sind es die Enzyme, die die Körpertemperatur ansteigen lassen. Wenn Enzyme aktiver werden, steigt gleichzeitig auch der Nährstoffverbrauch und der Energieverbrauch stark. Die Enzyme fahren die Körperaktivitäten hoch und schalten in einen Reinigungsmodus um. Wenn der Körper Temperaturen zwischen 41 °C und 42 °C erreicht, kann die Aktivität der hitzeempfindlichen Enzyme allerdings zum Erliegen kommen, wodurch im Organismus große Schäden, sogar mit tödlichen Folgen, entstehen können. Bei diesen Temperaturen gerinnen die Eiweiße, die Enzyme gehen zugrunde und können ihre Wirkung nicht mehr aufrechterhalten.

Die zweite Voraussetzung, die Enzyme für ihre optimale Wirkung benötigen, ist ein Säure- Basen-Haushalt, der sich im Gleichgewicht befindet. Je nach Enzym handelt es sich um ein alkalisches Enzym, oder um ein saures Enzym. Gerät das Milieu für die Enzyme aus dem Gleichgewicht, so kann nicht nur die Enzymwirkung vermindert sein, es kann auch zur völligen Unwirksamkeit von Enzymen kommen. Während ein gesunder Körper Enzymen ein optimales Milieu bietet, kann ein Säure- Basen-Haushalt durch krankhafte Veränderungen negativ beeinflusst werden.

Was sind Coenzyme und Cofaktoren?

OHNE AUSREICHEND COENZYME UND COFAKTOREN KEIN FUNKTIONIERENDES ENZYMSYSTEM

Bei Coenzymen handelt es sich um komplexe organische Hilfsmoleküle, die viele Funktionen haben können und Enzyme oder Reaktionen unterstützen. Coenzyme können eine feste, lockere oder auch nur vorübergehende Bindung eingehen. Auch Coenzyme spielen eine große Rolle im Stoffwechsel, denn viele der Enzyme sind nur aktiv, wenn Coenzyme und Cofaktoren anwesend sind. Ein wichtiges Coenzym ist beispielweise das Coenzym Q10, das ein lebenswichtiger Bestandteil der Energieproduktion in allen Körperzellen ist.

Eine mehrfache Funktion übt beispielsweise die Alpha-Liponsäure aus. Sie kann bei der Fettsäureherstellung teilweise das Coenzym A ersetzen und auch als Cofaktor für die Enzyme Alpha-Ketoglutaratdehydrogenase und Pyruvat-Dehydrogenase wirken.

Cofaktoren können außerdem Vitamine, Mineralstoffe oder Spurenelemente sein. Ebenfalls sind Cofaktoren in ausreichender Menge wichtig, denn ohne diese Mikronährstoffe funktioniert das Enzymsystem nicht reibungslos. Wichtige Cofaktoren, sind z.B. auch Mangan, Selen und Zink.

Lebensmittel mit den meisten Enzymen

NATÜRLICHE ENZYME IN LEBENSMITTELN

Enzyme sind natürlich in vielen Lebensmitteln enthalten, aber sie werden auch ganz gezielt einigen Lebensmitteln bei der Verarbeitung zugesetzt, um die Eigenschaften zu verbessern.

Die meisten natürlichen Enzyme finden sich nicht nur in Sauerkraut und anderen fermentierten Lebensmitteln, sondern auch in einigen Früchten, Sprossen und Wurzeln. Besonders hoch sind die Enzymgehalte in Ananas, Papaya, Bananen, Kiwis, Melonen, Mangos oder Weintrauben. Aber auch in Sojasprossen, Avocados und Ingwer kommen sie natürlich vor.

Beim Erhitzen von enzymhaltigen Lebensmitteln über 42 °C denaturieren die wertvollen Eiweiße und haben keine Funktion mehr.

ZUGESETZTE ENZYME IN DER LEBENSMITTELPRODUKTION

In der Lebensmittelproduktion nutzt man Enzyme aus technologischen Gründen, denn ihre Eigenschaften nehmen nicht nur günstigen Einfluss auf die Herstellung und Verarbeitung von Produktion, sie beeinflussen auch die Zubereitung und Behandlung. Nur wenn sie im Herstellungsprozess nicht inaktiviert oder entfernt werden und im Endprodukt eine technologische Funktion haben, müssen solche Enzyme wie Invertase oder Lysozym, auf der Zutatenliste mit Namen und Funktion ausgewiesen werden.

Beispielsweise werden Lebensmittelenzyme gezielt in Großbäckereien eingesetzt, um gleichbleibende Teiglinge zu erhalten, die nicht verkleben, weil sonst die Backstraße zum Stillstand gebracht werden würde. Auch bei der Fruchtsaftherstellung nutzt man sie zum Abbau von Obst, um die Saftausbeute zu erhöhen. Bei der Alkoholherstellung wandeln Enzyme Stärke in Zucker um. Aber auch bei der Herstellung und von Süßwaren, Käse, Milchprodukten, Dressings, bei Fleisch- und Wurstwaren und bei einzelnen Lebensmittelzutaten werden sie verwendet.

Enzyme, die in der Lebensmittelproduktion zugesetzt werden, können aus drei natürlichen Quellen stammen. Sie werden entweder aus Pflanzen oder Tieren extrahiert oder sie werden in einem Gärungsverfahren mit Mikroorganismen gewonnen. Mikroorganismen können Pilze, Hefen oder Bakterien sein.

Trotzdem gewonnene Lebensmittelenzyme üblicherweise gereinigt werden, ist es möglich, dass sie Rückstände aus der Herkunftsquelle enthalten.

Zwar werden Lebensmittelenzyme als ungiftig und sicher für Verbraucher betrachtet, dennoch bewertet die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) seit 2009 alle eingesetzten Lebensmittelenzyme auf ihre Sicherheit hin. Die Verarbeitung von Enzymen, die durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen gewonnen wurden, müssen Lebensmittelhersteller auf ihren Produkten nicht kennzeichnen.

Zum Einsatz kommen in Europa nur Lebensmittelenzyme, die auf Antrag in die europäische Gemeinschaftsliste aufgenommen worden sind. Häufig verwendet werden u.a. die Enzyme Amylase, Protease, Pektinase, Lipase, Hemicellulase, Transglutaminase, Katalase, Glukoseoxidase, Lactase, Chymosin, Lysozym, Lipase Aminopeptidase oder auch Invertase oder Xylanase.

Enzyme werden auch in der Industrie verwendet, z.B. in Waschmitteln oder Flecken entfernen.

Im Alter kann der Körper weniger Enzyme produzieren

ENZYME NEHMEN EINFLUSS AUF LEBENSQUALITÄT UND LEBEBSALTER

Atersbedingte Abbauerscheinungen beginnen bei Europäern etwa ab dem 40. Lebensjahr. Wenn der Stoffwechsel sich verlangsamt und der Körper mit zunehmendem Alter weniger Enzyme produzieren kann, fehlen wichtige Biokatalysatoren, die einen reibungslosen Stoffwechsel ermöglichen. Der Körper wird schlechter mit Umweltbelastungen, Infektionen und auch mutierten Zellen, z.B. Krebszellen fertig. Auch alle Selbstheilungsprozessen werden durch Enzyme in entscheidendem Maß gesteuert. Fehlen diese Enzyme, so steigt das Risiko für ein schlechtere Regeneration bei Verletzungen und Erkrankungen.

Verschiedene Experten bringen die ausreichende Versorgung mit Enzymen mit einem längeren Leben in Verbindung. Wenn sich das Immunsystem durch Enzyme nachhaltig stärken lässt, könnte sich das nach Expertenmeinung nicht nur positiv auf die Lebensqualität, sondern auch positiv auf die Lebenserwartung auswirken. Nicht zuletzt deshalb gelten Enzyme unter Fachleuten auch als „Anti-Aging“ Mittel. Eine weitere große Rolle spielen außerdem eine gesunde Lebensweise mit ausgewogeneer Ernährung, wenig Stress, gutem Essen sowie ausreichend gesunde Bewegung.

Zu den typischen Anzeichen von körperlichem Abbauerscheinungen zählen z.B.:

  • Erhöhter Blutdruck
  • Erhöhter Blutzuckerspiegel
  • Gelenkverschleiß
  • Nachlassen der Gedächtnisleistung
  • Verminderte Reaktionsgeschwindigkeit
  • Eingeschränktes Immunsystem
  • Erhöhte Neigung für chronische Erkrankungen

Enzympräparate

ENZYMPRÄPARATE FÜR VERSCHIEDENE ANWENDUNGSGEBIETE

Erhältlich sind Arzneimittel, Nahrungsergänzungsmittel und diätische Lebensmittel, die einzelne Enzyme oder eine Kombination von verschiedenen Enzymen beinhalten.

Manche Enzympräparate enthalten natürliche pflanzliche Enzyme wie Bromelain oder Papain. Aber auch Enzyme des Verdauungstrakts wie Trypsin, Chymotrypsin oder Pankreas Pulver kommen als Verdauungshilfe zum Einsatz. Daneben gibt es Enzympräparate mit Pilzenzymen und Enzymextrakten (Aspergillus oryzae), die bei Verdauungsstörungen verwendet werden. Bei krankhaften Veränderungen der Verdauungsorgane ist es möglich, dass Patienten dauerhaft Enzympräparate mit z.B. Pepsin, Pankreatin, Amylase, bzw. Lipase einnehmen müssen.

Außerdem kommen Enzym-Präparate mit Kollagenasen zur Anwendung. Solch ein Enzymkomplex von mindestens 13 Enzymen wird in hochgereinigter Form bei Wirbelsäulenleiden gegen Rückenschmerzen eingesetzt. Er wird unter Röntgenkontrolle in die Zwischenwirbelscheibe gespritzt. Dermatologen setzen Kollagenosen in Verbindung mit anderen Enzymen ein, um Wunden zu reinigen, Narbenbildungen zu beseitigen oder auch, um abgestorbenes Gewebe zu verdauen.

Ein weiteres Enzym namens Streptodornase kann Eiteransammlungen beseitigen und wird äußerlich zur Wundreinigung eingesetzt. Die aus dem Bakterium Streptococcus haemolyticus gewonnene Streptodornase wird innerlich angewendet bei Blutergüssen, offenen Beinen und postoperativen Ödemen.

Präparate mit dem Enzym Bromelain, das aus der Ananas gewonnen wird, wirken abschwellend auf entzündetes Gewebe und werden in der Apotheke neben Enzymen wie z.B. Lysozym oder Papain bei Halsschmerzen empfohlen, wenn Symptome wie Schluckbeschwerden, Räusperzwang, Halskratzen, Entzündungen der Mundschleimhaut oder geschwollene Mandeln auftreten.

Papain stammt aus der Papaya und wird sonst äußerlich zur Behandlung von Ekzemen und Geschwüren eingesetzt. In magensaftresistenter Form kommt das pflanzliche Enzym Papain auch zur Unterstützung von Verdauungsenzymen zur Anwendung.

Lysozym ist ein Enzym, wie es auch im Nasensekret vorkommt. Es schützt den Körper vor dem Eindringen von Bakterien, insbesondere findet es Anwendung in Enzympräparaten für Infekte im Mund und im Rachenraum. Hergestellt wird es aus Hühnereiweiß.

Volksmedizinische Anwendung von Enzymen

EINIGE VÖLKER NUTZEN ENZYME TRADITIONELL

Nur wenige pflanzliche Lebensmittel enthalten wertvolle Enzyme, die auch therapeutisch genutzt werden. Es handelt sich dabei um die Hauptenzyme Bromelain und Papain in den tropischen Früchte Ananas und Papaya. In der Feige findet sich ein Enzym namens Ficin, das ebenfalls die Wundheilung fördert.

Das eiweißspaltende Enzym Bromelain aus der Ananas unterstützt die Gesundheit, indem es im Darm harte Bakterienpanzer zerstört und Würmer bekämpft. Außerdem spaltet es im Verdauungstrakt Nahrungsproteine in Aminosäuren auf, die über den Darm in den Blutkreislauf gelangen und auf dem Weg zu ihren Wirkorten viele wichtige Spurenelemente an sich binden. Das Enzym Bromelain wird auch über die Haut aufgenommen. Der bromelainhaltige Ananassaft ist außerdem fähig Altersflecken aufzuhellen oder zu stark zu vermindern, wenn die Hautstellen regelmäßig mit einem getränkten Wattebausch betupft werden.

Viele Volksstämme nutzen die Papaya sowie einige ihrer Pflanzenteile traditionell in der Volksmedizin als Stärkungsmittel und auch bei verschiedenen Krankheiten und Beschwerden. Diese Tradition ist heute immer noch in Gebieten wie Mittelamerika, Südamerika, Afrika sowie in Australien lebendig. Auch im indischen Ayurveda und in China spielt die Papaya traditionell eine Rolle, überliefert ist die Verwendung bei Verdauungsstörungen und Darmparasiten.

Besonders die Kerne und der Milchsaft der grünen unreifen Schale enthalten große Mengen des eiweißspaltenden Enzyms Papain. Hauptsächlich eingesetzt werden die reife und unreife Frucht und ihre Bestandteile bei Beschwerden und Erkrankungen des Verdauungstrakts und Darmparasiten, aber auch bei Entzündungen, Hauterkrankungen und Fettsucht. Sogar bei Gelbfieber und Malaria wird in der Literatur ein Einsatz beschrieben.

EFSA. Lebensmittelenzyme

transgen.de. EU-Regulierung für Lebensmittelenzyme: Zulassungspflicht, aber keine Gentechnikkennzeichnung. Abgerufen 14.02.2021

BfR. Lebensmittelenzyme

transgen.de. Enzyme in Lebensmitteln. Von Brötchen bis Farbextrakt.

Burgersteins Handbuch Nährstoffe. Verlag Haug. 11. Überarbeitete und aktualisierte Auflage. 2007

Schneider, K. Hiller. Arzneidrogen. 4. Auflage. Verlag Spektrum Akademischer Verlag. 1998

Karl-Arthur Kovar. Pharmazeutische Praxis. 7. völlig neu bearbeitete Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft Stuttgart. 2007

K. Obereil, Dr. med. C. Lentz. Heilen mit Obst und Gemüse. Verlag Bellvista

Dr. Dr. med. Winfrid Miller. Quelle des Lebens. Enzyme. 3. Auflage. Verlag W. Zuckschwerdt. München. Wien. New York. 2007

Autor: Katja Schulte Redaktion
Datum: 14.02.2021

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