enzymen: katalysator Enzymen Sommige reacties kunnen worden versneld door er een bepaalde stof bij te doen. Zo'n stof is dan vaak na de reactie onveranderd aanwezig, maar heeft wel een versnellend effect op de reactie. Die stof noemen we in dat geval een katalysator. Je kunt je dit als volgt voorstellen. De route met de katalysator verloopt in 2 stappen, maar die zijn heel snel, veel sneller dan de route zonder katalysator. Een voordeel is ook dat de katalysator weer teruggevormd wordt. Je hebt dus maar heel weinig nodig om toch heel veel om te zetten. Ook in ons lichaam zijn deze stoffen actief. Deze 'biokatalysatoren' heten enzymen.

enzymen: enzymen Enzymen helpen dus bij het versnellen van reacties in ons lichaam. Enzymen zijn zeer complexe stoffen. De moleculen kunnen opgebouwd zijn uit honderden atomen. Hieronder zie je een paar voorbeelden die laten zien hoe ingewikkeld deze stoffen zijn. Trypsine breekt eiwitten af in de dunne darm. Amylase zit in ons speeksel en breekt zetmeel af. Voor het gemak zijn alle H-atomen weggelaten. Om te begrijpen hoe enzymen werken, gaan we eerst wat nader in op het verloop van reacties.

enzymen: activeringsenergie Een chemische reactie kun je je voorstellen als een verandering van moleculen: bestaande moleculen worden afgebroken, nieuwe moleculen worden opgebouwd. Om te kunnen reageren moeten er dus eerst mole-culen "kapot". Denk maar aan het aansteken van een kaars. Een kaars die brandt, blijft branden. Er komt dus energie vrij. Maar om de kaars aan het branden te krijgen moet je eerst een beetje energie toevoeren. Er worden dan wat bindingen verbroken en de reactie kan op gang komen. We noemen die energie, nodig om de reactie op gang te brengen, de activerings-energie. In het diagram is dit getekend als een berg.

enzymen: invloed katalysator Nu terug naar de werking van een katalysator. We kunnen ons dit als volgt voorstellen. Voor de rechtstreeks verlopende reactie is de activeringsenergie (zie 1) hoog. Het is moeilijk de reactie op gang te brengen. Daardoor is de reactiesnelheid laag. Maar de katalysator maakt een "omweg" waarbij de te nemen stappen een veel lagere activeringsenergie (zie 2) hebben. Daardoor verloopt de reactie met katalysator veel sneller. Uit het diagram blijkt: met katalysator is de activeringsenergie lager, met katalysator is de reactie eerder afgelopen.

enzymen: enzym + substraat Enzymen bestaan uit eiwitten en ieder eiwit heeft een unieke volgorde van aminozuren en dus een unieke ruimtelijke structuur. Dat is belangrijk, want enzymen zijn biokatalysatoren: reactieversnellers. Stoffen waarvan de molecuulstructuur precies past bij die van het enzym worden vlot omgezet en andere niet. De stof die reageert heet het substraat: ieder substraat heeft z'n eigen enzym. Substraat en enzym passen bij elkaar als een legpuzzel.

enzymen: enzymwerking en pH In de maag is de pH erg laag: pH = 2. Daardoor denatureren eiwitten, die vervolgens bij de spijsvertering makkelijker kunnen worden gesplitst in de losse aminozuren. Ons lichaam kan die losse aminozuren vervolgens weer gebruiken voor de opbouw van allerlei nuttige stoffen. Het enzym pepsine pakt eiwitten aan op de plaatsen waar Asp, Glu, Phe, Trp en Tyr zit en dat lukt het beste bij pH = 2, dus in de maag. Vervolgens worden de ontstane brokstukken in de dunne darm bij pH = 7-8 verder gesplitst door het enzym trypsine. Nu zijn de plaatsen aan de beurt waar Arg, Asn, Glu, His en Lys zitten. Waar trypsine en pepsine precies splitsen, hoef je niet te weten. Maar je moet wel onthouden dat ieder enzym zo z'n eigen pH heeft waarbij het ‘t beste werkt. Zie grafiek.