Enzyme – Wunderwerke an Intelligenz und Flexibilität – Basis unseres Stoffwechsels

Dez 16, 2020 | Biologie & Physiologie, Mineralien-Spurenelemente

Enzyme bestehen aus Proteinen, diese wiederum bestehen aus Aminosäuren und diese aus den Grundbausteinen und Elementen Wasserstoff-Sauerstoff-Stickstoff-Kohlenstoff kurz HONK.
Ein Enzym kann bis zu 400.000 Moleküle pro Sekunde spalten oder neue Verbindungen aufbauen und dabei mehrere Monate aktiv bleiben.
Die Anzahl an unterschiedlichen Enzymen wird auf ca. 75.000 geschätzt, wobei bis heute nur ca. 3000 (ca. 5%) analysiert sind. Das bedeute die meisten Enzyme kennen wir noch nicht einmal!
30-50% aller Enzyme sollen ein Metallion (Metalloenzyme) im Zentrum haben! Die Metalle spielen demnach eine besonders große Rolle im Stoffwechsel.
Das erst so wenig Enzyme analysiert sind, liegt unter anderem auch daran, dass die Analyse von neuen Enzymen sehr aufwendig und teuer ist, besonders Enzyme welche mit katalytisch aktiven Metallzentren ausgestattet sind.
Die Gitterenergie der katalytisch hochaktiven Metalle ist so hoch, dass diese nicht leicht in Lösung gehen oder sich nicht aufspalten lassen, womit der Nachweis sehr aufwendig wird. Zum anderen müssen die zu analysierenden Enzyme ersteinmal als Einkristall gezüchtet werden um diese dann untersuchen zu können.
Die katalytisch aktiven Enzyme (Metallion z.B. aus Platin, Iridium, Palladium, Gold, Rhodium oder Rhenium) spielen in unserem Stoffwechsel eine besondere Rolle weil diese durch ihre katalytisch hohe Aktivität sehr schnell und viele Reaktionen ermöglichen und steuern.
Im Zentrum eines Enzyms befindet sich das wichtige Element (Zentrum / Kern) welches das gesamt Enzym und dessen Aktivität steuert. Wird ein hoch aktives Metallzentrum durch ein anderes weniger aktives Metallzentrum ersetzt, hat dies unmittelbare Auswirkungen auf die Funktion der Enzyme und damit unserem Stoffwechsel. Langsamere Reaktionsgeschwindigkeiten, mehr Energieaufwand des Körpers (Reaktionskurve) oder ineffektive Stoffwechselfunktionen sind die Folge.

Was ist der Unterschied zwischen Katalysatoren die hoch-aktiv und weniger-aktiv sind?

Ein Beispiel was der Unterschied zwischen einem katalytisch sehr aktiven und weniger aktiven Metallatom ausmacht ist ein Auto-Kalysator.
Würde in dem Katalysator das Metall Platin (katalytisch hoch aktiv) durch Eisen ausgetauscht (katalytisch deutlich weniger aktiv) werden, müsste die katalytische Fläche und damit die Bauteilgröße deutlich vergrößert werden – mehr als den Faktor 1000. Stellen Sie sich den Autokatalysator vor x 1000. Das ist dann schon ehr die Größe eines Wohnwagens der permanent mitgezogen werden müsste.
Fazit: je katalytisch aktiver ein Metall ist, desto kleiner die Reaktionsfläche (Bauteilgröße) und je geringer die notwendige Reaktionsenergie die aufgebracht werden muss damit es zu den gewünschten chemischen Reaktionen kommt.
Unser Körper arbeitet sehr ökonomisch und versucht immer „Energieverschwendung“ zu vermeiden, deswegen sollten wir unser Augenmerk vor allem auf die katalytisch hoch aktiven Metalle legen.
Bildquelle: Enzyme: Die Katalysatoren des Stoffwechsels. Hier das Enzym Katalase. Foto: iStock.com/Leonid Andronov