2. Enzymen

Samenvatting voor scheikunde: Enzymen

Functies van eiwitten

We weten dat eiwitten een centrale rol spelen in de “levende wereld”. Ze kunnen enorm veel functies uitvoeren, van transport van kleine moleculen tot de structurele opbouw van cellen en weefsels. Ook zijn eiwitten medeverantwoordelijk voor de spiercontractie, reacties van het immuunsysteem en bijvoorbeeld de bloedstolling. Voor het eindexamen moet je grofweg twee functies van eiwitten kunnen beschrijven, namelijk: 

1. Het eiwit als bouwstof 
2. Het eiwit als enzym 

Wat is een enzym?

In deze samenvatting focussen wij ons dus op het laatste: het eiwit als enzym. Veel eiwitten die in je lichaam voorkomen zijn dus zogenoemde enzymen, en deze zijn erg belangrijk voor ons functioneren. Zonder enzymen zouden de meest primitieve vormen van leven niet mogelijk zijn. Deze enzymen komen voor in voedsel en kunnen daarnaast ook door ons lichaam gemaakt worden.

Enzymen zijn dus eigenlijk gewoon eiwitten. Ze hebben alleen een hele nadrukkelijke functie. Het zijn de biologische katalysatoren. We gebruiken de term biologisch omdat we ze uit voedsel kunnen halen of zelf kunnen maken in ons lichaam. De term katalysator gebruiken we omdat de enzymen ervoor zorgen dat de chemische reacties in levende organismen, dus ook in ons lichaam, versneld plaatsvinden en daardoor snel genoeg kunnen verlopen. Want dat is wat katalysatoren doen: ze beïnvloeden de snelheid van reacties, zonder zelf te reageren. Je zou dus kunnen zeggen dat een katalysator dus wordt gebruikt bij een reactie, maar niet wordt verbruikt. 

Wat is de functie van enzymen?

Hun speciale structuur zorgt ervoor dat ze heel specifiek bepaalde stoffen vast kunnen grijpen en bij elkaar kunnen brengen, zodat die met elkaar kunnen reageren. Enzymen zijn dus eiwitten die processen in het lichaam sneller kunnen laten plaatsvinden door stoffen aan elkaar te koppelen. Het is wel weer specifiek voor het enzym welke stoffen ze aan elkaar koppelen en welke reactie ze dus kunnen versnellen. Een enzym is reactiespecifiek.

Verschillende enzymen versnellen dus verschillende reacties. Bij zo’n chemische reactie wordt er een substraat omgezet tot een product. Het enzym bindt zich tijdelijk aan het substraat, en als het product gevormd is dan breekt het er weer vanaf. Als het enzym gebonden zit aan het substraat, spreken we ook wel van een Enzym-Substraat-Complex. Het proces gaat dus als volgt:

Enzym + Substraat ↔ Enzym-Substraat-Complex ↔ Enzym + Product

Hoe werken enzymen?

Nu we weten wat enzymen zijn en wat voor functie ze hebben, is het nog van belang om twee factoren te kennen die invloed hebben op de werking van enzymen. Dit zijn de pH-waarde en de temperatuur. 

Het pH-optimum

Ten eerste pH-waarde: deze heeft een grote invloed op de werken van een enzym. Dit komt doordat eiwitten, en in dit geval dus enzymen, H+jes afstaan. Dit gebeurt als ze in een omgeving zijn met een hoge pH. Ze kunnen H+jes opnemen als ze in een omgeving zijn met een lage pH. Dit is natuurlijk logisch, aangezien een lage pH betekent dat het zuur is, en zuren staan H+jes af.

Bij een lage pH zijn er dus allemaal zuren die hun H+jes willen afstaan, waardoor de eiwitten deze H+jes opnemen. Andersom, bij een hoge pH, is de omgeving dus basisch. Basen willen juist H+jes opnemen, waardoor bij een hoge pH de eiwitten H+jes afstaan aan de basen. Voor elk enzym is er een bepaalde pH-waarde waarbij ze optimaal werken. Sommige werken dus goed in een basisch milieu en sommige in een zuur milieu. De pH-waarde waarbij een specifiek enzym goed werkt noemen we het pH-optimum voor dat specifieke enzym. 

Het temperatuuroptimum

Daarnaast is ook temperatuur van belang voor de werking van enzymen. De ruimtelijke structuur van eiwitten verandert namelijk met de temperatuur. Zo zijn de meeste enzymen niet actief bij te lage of te hoge temperaturen. Hierbij is de lichaamstemperatuur ook van groot belang. Ook voor de temperatuur is er een optimum voor de werking van enzymen, en deze ligt bij mensen rond de 37°C. Dit noemen we dus het temperatuuroptimum. Bij deze optimum temperatuur versnellen enzymen de scheikundige reacties dus het meest en zullen de enzymen het meeste substraat omzetten naar product.