Enzyme: Aufgaben, Regulierung, Mangel | Zec+

Hallo liebe Zec+ Community und Sympathisanten. In diesem Artikel geht es um die Enzyme. Wir erklären euch, was sie sind und was sie können. Viel Spaß beim Lesen!

Der Begriff „Enzym“ fällt in vielerlei Zusammenhang mit unserem Dasein. Enzyme können in die Herstellung bestimmter Lebensmittel involviert sein, Coenzym-Q-10 wird beworben als verjüngende Substanz in Hautcremes, Verdauungsenzyme helfen dabei, Nährstoffe aufzunehmen. Über das Aufkommen bestimmter Enzyme im Blut kann man Ungereimtheiten hinsichtlich der Gesundheit von Organen und Drüsen feststellen. Aber…

Was sind Enzyme?

Unter Enzymen versteht man auf Proteinen basierende Substanzen, die (chemische) Reaktionen in lebendigen Organismen beschleunigen bzw. sie sogar erst möglich machen. Da jede Zelle eines Organismus nur mit der Hilfe von Enzymen funktioniert, nennt man Sie auch ganz allgemein „Biokatalysatoren“.

Eine (chemische) Reaktion ist ein Vorgang, bei dem bestimmte (chemische) Verbindungen in andere (chemische) Verbindungen umgewandelt werden. In Sachen Substrathaushalt kann eine Reaktion entweder anabol, was bedeutet, dass sie ein Zusammenfügen einfacher Substrate katalysiert (Beispiel Proteinsynthese oder Gewebsaufbau), oder katabol sein, was bedeutet, dass sie komplexe Substrate aufbricht (Beispiel Verdauung).

Enzyme sorgen für eine Beschleunigung dieser Reaktionen, indem sie die Aktivierungsenergie herabsetzen. Man versteht unter der Aktivierungsenergie die Menge an Energie, die notwendig ist, um eine biochemische Reaktion auszulösen. Vereinfacht gesagt, werden Stoffwechselvorgänge durch den Einfluss von Enzymen schon früher in die Wege geleitet als diese ohne den Einfluss von Enzymen ausgelöst würden. Über die Anwesenheit bzw. Aktivität von Enzymen in unserem Körper kann so unser Stoffwechsel gesteuert werden.

 

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Unterscheiden lassen Sich Enzyme zum einen nach dem Reaktionstyp, also der Art von Reaktion, die sie beeinflussen bzw. dem Ergebnis, das sie herbeiführen, und zum anderen nach der Art der Substrate mit denen sie arbeiten bzw. für welche sie bestimmt sind. Abhängig von den katalysierten Reaktionen unterscheidet man in der Biochemie sechs Hauptklassen (EC).

  • EC 1: Oxidoreduktasen, die Redoxreaktionen katalysieren.
  • EC 2: Transferasen, die funktionelle Gruppen von einem Substrat auf ein anderes übertragen.
  • EC 3: Hydrolasen, die Bindungen unter Einsatz von Wasser spalten.
  • EC 4: Lyasen, die die Spaltung oder Synthese komplexerer Produkte aus einfachen Substraten katalysieren, allerdings ohne Verbrauch von Adenosintriphosphat(ATP) oder eines anderen Nukleosidtriphosphats (NTP).
  • EC 5: Isomerasen, die die Umwandlung von chemischen Isomeren beschleunigen.
  • EC 6: Ligasen oder Synthetasen, die Additionsreaktionen mithilfe von ATP (oder eines anderen NTP) katalysieren (Quelle:Wikipedia.de)

Enzyme funktionieren generell substratspezifisch d.h. es gibt kein „Allround-Enzym“ das sich überall einschalten kann. Es gibt im Körper ungefähr 25.000-30.000 verschiedene Enzyme. Bestimmte von ihnen sind für bestimmte Substrate vorgesehen und können auch nur an diesen eine Reaktion auslösen. Man muss sich die Situation wie eine Art „Schlüssel-Schloss-Prinzip“ vorstellen. Das Enzym fungiert als Schloss, in welches nur ganz bestimmte Schlüssel (Substrate) passen.

Für eine bevorstehende Reaktion verbindet sich das Enzym vorrübergehend mit dem Substrat. Ist die Arbeit des Enzyms getan und das gewünschte Produkt entstanden, wird das Enzym wieder frei. Enzyme können ihre Arbeit nur dann zu einhundert Prozent sauber, schnell und effektiv ausführen, wenn die Rahmenbedingungen dafür gegeben sind. Zu den Rahmenbedingungen zählen mitunter die richtige Arbeitstemperatur, der richtige ph-Wert und die richtige Substratkonzentration. Giftstoffe oder bestimmte Inhibitoren können die Enzymaktivität hemmen und so Stoffwechselvorgänge verlangsamen oder sogar verhindern.

Enzyme greifen aktiv in unseren Körper ein, indem sie in Zellen ablaufende Reaktionen in Gang setzen bzw. beschleunigen. Ohne eine Reihe verschiedenster Enzyme wäre ein gesunder Stoffwechsel wie jeder lebende Organismus ihn aufgebaut hat, nicht möglich.

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Was sind Co-Enzyme?

Das Co-Enzym unterscheidet sich vom Enzym dadurch, dass es von diesem selbst benötigt wird, um seine Arbeit zu verrichten. Anders als Enzyme, werden Co-Enzyme im Rahmen ihres Einsatzes verbraucht. Viele Co-Enzyme leiten sich von Vitaminen wie beispielsweise C, D, B1, B6 oder Folsäure ab, d.h. sie können vom Körper nicht selbst synthetisiert werden. Auch Co-Faktoren, zu denen beispielsweise die Mineralstoffe Zink und Magnesium zählen, sind notwendig damit Enzyme ihre Arbeit verrichten können. Die Versorgung mit Vitaminen und Mineralstoffen nimmt einen entscheidenden Einfluss auf die Aktivität von Enzymen – eine Tatsache derer sich sicher die Wenigsten bewusst sind.

Welche Enzyme lassen sich unterscheiden und was bewirken Sie?

Beispielhaft werden an dieser Stelle einige Enzyme mit Wirkung und Vorkommen genannt. Damit alle zellulären Stoffwechselvorgänge reibungslos ablaufen können, sind in der Gesamtheit mehrere Hundert Enzyme notwendig, deren Nennung den Rahmen dieses Artikels sprengen würde. Durch die beigefügte Aufstellung kann man sich dennoch ein gutes Bild über ihr Aufgabenspektrum verschaffen.

 

Enzym                                                 Aufgabe                                Vorkommen

Urease                                                Harnstoffspaltung                   Bodenbakterien

Katalase                                             Spaltung von Peroxiden          in allen lebenden Zellen (Blut)

Acetylcholinesterase                          Spaltung von Acetylcholin       Synaptischer Spalt (Nervenzellen)

Pepsin, Bromelain, Papain                  Eiweißspaltung                       Magen, Dünndarm

Amylase;                                            Stärkespaltung                       Speichel, Dünndarm

DNase                                                DNA-Spaltung                        Zellen

Lipase                                                Fettspaltung                          Verdauungstrakt

 

 

Beispiele für Enzyme in Geweben und Organen

  • Bauchspeicheldrüsenenzyme (Amylase, Lipase)
  • Leberenzyme (GOT, GPT, Gamma GT, Alak. Phosphatase (AP))

Eine Vielzahl an Enzymen ist in unserem Körper zu Gange. Jedes Einzelne erfüllt seine spezifische Aufgabe und kommt daher nur in bestimmten Geweben, Systemen oder Zellen vor.

Regulation und Hemmung von Enzymen

Wie so oft im Körper, wird auch die Aktivität von Enzymen über einen sog. Rückkopplungsmechanismus gesteuert. Im Falle der Enzyme ist es das Aufkommen an Substraten, für welche die jeweiligen Enzyme zuständig sind, das einen Einfluss auf die Aktivität nimmt. Hohe Substratkonzentrationen bedeuten auch eine hohe Enzymaktivität, niedrige Konzentrationen des entsprechenden Substrats haben eine verringerte Enzymaktivität zur Folge. Während es sich hier also um eine positive Rückkopplung handelt, wäre das Gegenteil eine sog. negative Rückkopplung, wie sie beispielsweise beim Aufkommen an TSH und aktivem Schilddrüsenhormon auftritt. Neben der Rückkopplung sind auch bestimmte Hormone in der Lage, die Enzymaktivität zu verändern.

Auch eine Reihe von Wirkstoffen (genannt Inhibitoren) kann eine Hemmung der Enzymaktivität herbeiführen. Die Medizin arbeitet ganz gezielt mit dieser Eigenschaft besagter Wirkstoffe und setzt so beispielsweise ACE-Hemmer (Blutdrucksenker), Penizillin (Antibiotikum), COX-Hemmer (Entzündungshemmer) oder Allopurinol (Harnsäuresenker) ein. Zu unterscheiden sind bei den Inhibitoren diejenigen, die mit dem Enzym eine reversible (lösbare) Bindung eingehen von denjenigen, die eine irreversible (unlösbare) Bindung mit dem Enzym eingehen und es so dauerhaft deaktivieren. Hauptsächlich reguliert das Aufkommen der jeweiligen Substrate die Aktivität des zuständigen Enzyms. In der Medizin wird im Kampf gegen bestimmte Krankheiten über die Zufuhr von Inhibitoren auf die Aktivität von Enzymen eingewirkt.

Warum man einen Enzymmangel vermeiden sollte

Nachdem der weitreichende Einfluss von Enzymen auf unseren Körper inzwischen eindeutig dargestellt wurde, ist es nun noch interessant zu wissen, wie es zu einem Mangel an Enzymen kommen kann und wie man diesen erkennt.

Ein Mangel an Enzymen tritt leider mehr oder weniger automatisch mit dem Altern auf, wir können ihn aber auch willentlich über eine falsche Ernährung oder einen hohen Stresslevel begünstigen. Auch bestimmte Krankheiten, Verletzungen oder eine bestimmte genetische Prädisposition können Gründe für einen Enzymmangel sein. Da Enzyme an allen Stoffwechselvorgängen beteiligt sind, kann sich ein Enzymmangel auf unterschiedlichste Art und Weise bemerkbar machen.

Sind Enzyme des Verdauungstraktes betroffen, wird sich ein Mangel beispielsweise als Verdauungsstörung bemerkbar machen, die möglicherweise generell mit der Aufnahme schwer verdaulicher Lebensmittel wie Bohnen auftreten oder aber durch die Zufuhr bestimmter Makronährstoffe begünstigt werden. Schlecht verdaute Nahrung landet meist im Dickdarm und beginnt dort zu gären. Das Resultat sind Blähungen, Durchfall und sonstige Symptome einer Verdauungsstörung.

Auch das Immunsystem ist abhängig vom Aufkommen und der Aktivität von Enzymen. Superoxid Dismutase, Glutahion Peroxidase oder Katalase sind beispielsweise allesamt in die Bekämpfung freier Radikale involviert. Ein Mangel führt so oftmals zu häufigerem Auftreten von Krankheiten oder einer schlechten Regenerationsfähigkeit sowohl nach Krankheiten als auch nach dem Training.

Besonders bei Entzündungen spielen Enzyme eine wichtige Rolle! Eine Entzündung ist eine Reaktion auf eine Verletzung oder Krankheitserreger, die im Körper nicht erwünscht sind. Umliegendes und betroffenes Körpergewebe kann anschwellen, rot und warm werden. Wenn ein Gewebe warm bzw. heiß wird, bedeutet das oft auch, dass es besser durchblutet wird, was natürlich unabdingbar und förderlich für den Heilungsprozess ist. Zytokine, also Proteine, welche das Wachstum von Zellen steuern, steuern auch eine Entzündung. Hier gibt es wie bei Enzymen Zytokine, welche sich positiv und negativ auf die Entzündung auswirken können – also begünstigend oder hemmend wirken. Enzyme können hier unterstützend agieren, in dem sie die guten (pro-entzündlichen) Zytokine in ihrer Arbeit bekräftigen.

Auch hier könnte man die Liste involvierter Systeme und möglicher Symptome wieder beliebig ausweiten. Fest steht, dass ein Mangel an Enzymen bei bestimmten Symptomen durchaus als mögliche Ursache in Betracht zu ziehen ist. Zu den enzym-basierten Erkrankungen zählen mitunter Allergien, Akne, Infektionen, Entzündungen, virale Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen, Kreislaufbeschwerden oder aber eine vermehrte Neigung zu Sportverletzungen.

Was tun bei einem Enzymmangel?

Lässt sich als Ursache für ein Beschwerdebild ein Mangel an Enzymen bestimmen oder liegt ein solcher nahe, besteht die Möglichkeit der exogenen Zufuhr von Enzymen. Enzyme eignen sich für die orale Aufnahme und können so über die Nahrung oder in Form von Nahrungsergänzungsmitteln aufgenommen werden.

Zu den pflanzlichen Enzymquellen zählen Tomatenmark, Ananas, Feige, Papayas, Gerste und Bakterienstämme sowie einige Pilze, mit denen wir bestimmte mikrobielle Enzyme aufnehmen. Aus tierischen Organen und Drüsen wie der Bauchspeicheldrüse, den Hoden und Eierstöcken, der Plazenta, dem Gehirn, der Leber oder dem Magen lassen sich sehr effektive Enzymkombinationen sezernieren.

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Enzyme können gezielt über Lebensmittel aufgenommen werden, es kann aber auch auf Enzympräparat wie beispielsweise die Health+ Ananas-Papaya-Kapseln zurückgegriffen werden. Ein Beispiel ist die Einnahme des Enzyms Laktase bei der Aufnahme von Milchprodukten, um die Spaltung von Milchzucker (Laktose) zu ermöglichen. Weitere sehr bekannte und im Bodybuilding beliebte Enzyme sind Bromelain und Papain, die auch in den genannten Health+ Kapseln enthalten sind. Wer mit Enzymmangel zu kämpfen hat und mit einer gezielten Umstellung der Ernährung nicht weiter kommt, sollte für weitere Schritte dennoch immer einen Arzt in die weitere Vorgehensweise mit einbeziehen.

Verbesserte Regeneration durch Enzyme?

Regeneration ist im Leistungssport ein wichtiges Thema. Wir wissen, dass eine gute Ernährung, welche reich an Proteinen ist, die Regeneration verbessern und beschleunigen kann. Das ist nicht nur gut für den Muskelaufbau, sondern du kannst auch schneller wieder trainieren. Bei der Regeneration an sich geht es um biologische Prozesse im Körper, die durch bestimmte Substanzen oder Methoden beschleunigt werden können. Eine schnelle Regeneration ist eine gute Regeneration und eine gute Regeneration ist eine schnelle Regeneration – Sie kann den entscheidenden Vorteil ausmachen, wenn man sich in einer Wettkampfphase befindet. Was Enzyme damit zu tun haben, erklären wir jetzt.

In einer Studie (KLICK) der Baylor University in Medicine & Science in Sports & Exercise, wurde die Wirkung von Enzymen auf die Regeneration nach dem Workout untersucht. Hierzu nahm man 29 männliche Probanden, welche ein regelmäßiges Krafttraining absolvierten. Die eine Hälfte bekam täglich, für 24 Tage, eine Mischung mit 6 Gramm Proteasen. Proteasen sind Enzyme, welche andere Enzyme, Proteine und Polypeptide hydrolytisch abbauen können. In diesen 6 Gramm waren unter anderem 47 mg Papain und 100 mg Bromelain enthalten. Die andere Hälfte bekam ein Placebo.

Nach 21 Tagen mussten die Probanden einen Test auf dem Laufband absolvieren, welches so programmiert war, dass die Muskulatur der Probanden stark beansprucht wurde. Die restlichen 3 Tage wurden die Kraftwerte der Probanden gemessen. Die Grafik unten zeigt, dass die Probanden, welche die Proteasen zu sich nahmen, schneller ihre Kraftwerte zurück erlangten.

Zusätzlich, fand man weniger Entzündungswerte im Blut der Probanden.

Die Konzentration von Interleukin-12 war ebenso niedriger, als in der Placebo-Gruppe. Interleukin-12 ist ein Marker für Entzündungen. Nach einem harten Workout sorgen Immunzellen dafür, dass beschädigtes Gewebe abgebaut werden

Die Forscher gehen davon aus,  dass die positiven Effekte der Enzyme auf die Muskelfunktionen zur Aktivierung von Metalloproteasen zurückzuführen sind. Es scheint also definitiv eine positive Wirkung auf die Regeneration und den Muskelerhalt zu geben und das schon bei einer geringen Menge.

Fazit

Enzyme sind unabdingbar für einen reibungslosen Verlauf von biochemischen Prozessen im Körper. Sie sind essentiell für uns, ebenso wie Proteine. Durch die Zufuhr bei gleichzeitiger Einnahme von Protein und Aminosäuren kann man deren Aufnahme nochmals verbessern. Besonders bei Verletzungen und Krankheiten können sie unterstützend wirken und den Heilungsprozess beschleunigen. Enzyme sind wahre Wunderstoffe und können uns in vielen Situationen helfen, mehr aus unserem Körper herauszuholen, Stichwort Regeneration.

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