Enzym
Enzym
Synonym(e)
Ferment; Biokatalysator
Englischer Begriff
enzyme; biocatalysator
Definition
Bezeichnung für eine umfangreiche Gruppe von katalytisch wirksamen Proteinen, die durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie die Reaktionsgeschwindigkeit von chemischen Reaktionen beschleunigen und damit den Stoffumsatz erhöhen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.
Beschreibung
Enzyme sind gewöhnlich Proteine (seltener Glykoproteine) mit einer relativen Molmasse zwischen etwa 10 und 200, aber auch bis 4000 kDa (Multienzymkomplexe wie Pyruvatdehydrogenase), die die Hin- und Rückreaktion eines Reaktionsgleichgewichtes katalysieren. Sie enthalten ein oder mehrere sog. aktive Zentren, die für die katalytische Aktivität und Spezifität verantwortlich sind. Sog. prosthetische Grupen, z. B. Metallionen oder Vitamine, werden oft für die Ausbildung der vollen katalytischen Aktivität benötigt. Enzyme werden nach verschiedenen Charakteristika kategorisiert. Man unterscheidet z. B. nach ihrer Lokalisation zytosolische/membranständige/mitochondriale, zelluläre/extrazelluläre oder hepatische/nichthepatische Enzyme. Zu Biochemie, Nomenklatur und Klassifikation s. Lehrbücher der Biochemie.
Enzyme sind an nahezu allen Prozessen des lebenden Organismus beteiligt. Von diagnostischer Bedeutung ist ihr Erscheinen oder Verschwinden aus Körpermaterial, in dem sie unter physiologischen Bedingungen gar nicht oder nur in geringer bzw. in hoher Konzentration vorkommen. So führt die Schädigung von Hepatozyten zum Austritt von zellulären Enzymen (z. B. Alanin-Aminotransaminase [ALT], Aspartat-Aminotransaminase [AST]) in den Blutkreislauf und dort in Abhängigkeit vom Ausmaß der Schädigung zu einem messbaren Enzymaktivitätsanstieg. Andererseits führt die chronische Schädigung von Pankreaszellen zum Untergang dieser Zellen und damit zur Abnahme z. B. der Pankreas-Elastase-Konzentration (Elastase, pankreasspezifische) im Stuhl. Enzymaktivitätsmessungen stellen einen beachtlichen Teil der im klinisch-chemischen Labor durchgeführten Analysen dar.
Die diagnostische Aussagekraft von Enzymaktivitätsmessungen kann erhöht werden durch:
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Bestimmung von Enzymaktivitäten organspezifischer Enzyme (z. B. Lipase [Lipase, pankreatische] oder Pankreasamylase [Amylase, pankreasspezifische] für das Pankreas) oder zwar ubiquitär vorkommender, aber in bestimmten Organen in besonders hoher Aktivität vorliegender Enzyme (z. B. ALT für die Leber). Dadurch kann das von der Zellschädigung betroffene Organ oder Organsystem erkannt werden.
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Interpretation des Ausmaßes des Aktivitätsanstiegs oder -abfalls im Vergleich zum Referenzbereich Gesunder. Hierdurch kann auf das Ausmaß der Organschädigung geschlossen werden.
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Quotientenbildung von Enzymaktivitäten z. B. zytosolischer und mitochondrialer Enzyme. Sie erlaubt die Abschätzung der Schwere der Schädigung einzelner Zellen. Hohe Aktivitäten mitochondrialer Enzyme zeigen einen schweren, irreversiblen Zellschaden an.
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Gemeinsame Beurteilung der Enzymaktivitäten mehrerer Enzyme oder von Isoenzymen. Hierdurch kann z. B. die Organspezifität erhöht werden.
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Beobachtung des Verlaufs der Enzymaktivitäten unter der Therapie. Eine Normalisierung der Enzymaktivität zeigt gewöhnlich eine Ausheilung an.
Literatur
Heinrich PC, Müller M, Graeve L (Hrsg) (2014) Löffler/Petrides Biochemie und Pathobiochemie, 9. Aufl. Springer, Berlin/Heidelberg/New York