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Katalase ist ein Enzym, welches in allen tierischen Zellen, besonders in den Peroxisomen der Leberzellen und in den Erythrozyten, aber auch in Pflanzenzellen und aeroben Mikroorganismen häufig vorkommt. Seine Funktion besteht hauptsächlich in der Zersetzung des bei oxidativen Abbaureaktionen entstehenden Wasserstoffperoxids. Die Katalase spaltet ${\text{H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}$ in Sauerstoff und Wasser. So werden die Zellen vor der toxischen Wirkung von Wasserstoffperoxid geschützt. Dies gelingt sehr effektiv, weil die Katalase eines der effizientesten Enzyme überhaupt ist: Ein einziges Molekül setzt pro Sekunde bis zu 40 Millionen ${\text{H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{\text{2}}$-Moleküle um.

Milch und Milchprodukte enthalten Lactose (Milchzucker). Dieses Disaccharid ist das wichtigste Kohlenhydrat in der Milch der Säugetiere. Kuhmilch enthält etwa 4,5% Lactose, Frauenmilch bis zu 7,5%. Durch die Verdauung werden die Zweifachfachzucker (Disaccharide) unter Einwirkung von Enzymen aufgespalten und können dann weiterverarbeitet werden. Fehlen bestimmte Enzyme, in diesem Fall Lactase (beta-Galactosidase), kann keine Aufspaltung und Resorption der Stoffe erfolgen, was zu Milchunverträglichkeit führt (Lactose-Intoleranz). Charakteristisch für diese Störung/Mangelerscheinung sind Krankheitssymptome wie wässriger Durchfall und Blähbauch nach dem Genuss von Milch und Milchprodukten. Im Unterschied zur nicht korrigierbaren angeborenen Unverträglichkeit, kann die erworbene Intoleranz (induziert durch seltenen Genuss von Milch) behandelt werden.

Das Schlüsselenzym Phosphofructokinase verhindert, dass Körpersubstanz über das notwendige Maß hinaus veratmet wird. Steigt die ATP- und Citratproduktion an, dann wird sie durch das Enzym gehemmt.

Von der Nahrungsaufnahme bis zur Ausscheidung der Nahrungsreste ist es ein langer Weg, den die aufgenommenen Speisen zurücklegen müssen. Sie gelangen vom Mund in die Speiseröhre, die den Speisebrei durch wellenartige (peristaltische) Bewegungen in den Magen befördert. Dort angekommen wird der Speisebrei mithilfe der Magensäfte verdaut. Aus dem Magen gelangt die Masse nun in den Dünndarm, wo weitere Verdauungssäfte auf sie einwirken. In diesen Verdauungssäften sind unter anderem auch verschiedene Enzyme enthalten. Über den Dickdarm gelangen die unverdaulichen Nahrungsreste schließlich zum After und werden ausgeschieden. Manchmal treten Probleme bei der Verdauung auf. Durch Erkrankungen oder falsche Ernährung kann es zu Durchfall oder aber zu Verstopfung kommen.

Die Nahrung gelangt durch den Mund mit Mundspeicheldrüsen und Zähnen in die Speiseröhre, von dort in den Magen und Dünndarm mit Zwölffingerdarm, über den Dickdarm mit dem Blinddarm und Mastdarm zum After.
Die chemische Umwandlung der Grundnährstoffe Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette durch Enzyme in kleine, wasserlösliche, für die Zellen aufnehmbare Bestandteile ist der Vorgang der Verdauung.

Menschen nehmen sehr häufig Alkohol mit der Nahrung zu sich. Er ist natürlicherweise u.a. in vergorenen Früchten und Getreide (Brot) enthalten, heutzutage enthalten viele Süßspeisen, Getränke oder Fertiggerichte Alkohol. Alkohol (Ethanol) stellt für den Körper ein Gift dar (es zerstört u.a. Nervenzellen irreparabel), das mit Priorität aus dem Körper entfernt wird. Sehr geringe Mengen werden mit der Atemluft abgegeben, über die Haut ausgeschwitzt oder mit dem Urin ausgeschieden. Die restlichen über 90 % des vom Körper aufgenommenen Alkohols werden in der Leber durch Oxidation abgebaut und dann ebenfalls über Lunge bzw. Niere ausgeschieden.
Der Alkoholabbau in der Leber erfolgt in drei Schritten:
Zunächst wird mihilfe des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH) Ethanol zu Ethanal (Acetaldehyd) abgebaut. Dieses noch stärkere Zellgift, das beim Abbau von Alkohol im Alkoholstoffwechsel als erstes Zwischenprodukt entsteht, wird durch das Enzym Aldehyddehydrogenase weiter zu Acetat (Essigsäure) und dieses anschließend im Citratzyklus in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt.
Manche Menschen haben genetisch bedingt eine hohe Aktivität des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH), wodurch aus Ethanol sehr schnell eine hohe Menge des giftigen Ethanals entsteht. Andere haben ein genetisch bedingtes Defizit des Enzyms Aldehyddehydrogenase (ALDH), wodurch Ethanal nicht genügend entgiftet werden kann. In beiden Fällen des genetisch veränderten Alkoholstoffwechsels steigt die Alkoholempfindlichkeit, d.h. die Menschen sind bei Alkoholaufnahme stärker gefährdet.
80% der asiatischen Einwohner haben genetisch bedingt die zweitgenannte Form der Alkoholempfindlichkeit. Die Folgen für den Organismus bei Alkoholaufnahme dieser Menschen sind oft gravierend.

* 13.08.1872 in Karlsruhe
† 03.08.1942 in Muralto bei Locarno (Schweiz)

RICHARD WILLSTÄTTER war ein deutscher Chemiker, lehrte als Professor in München und war ab 1912 Direktor des Kaiser- Wilhelm-Instituts für Chemie in Berlin. 1939 emigrierte er in die Schweiz.
WILLSTÄTTER untersuchte die Struktur von Pflanzenfarbstoffen und Alkaloiden. Auch den Aufbau des Kokains erforschte er. 1915 erhielt er den Nobelpreis für Chemie.

Der Citratzyklus ist eine 1937 von HANS ADOLF KREBS (1900-1981), G. MARTIUS und F. KNOOP etwa gleichzeitig entdeckte zyklische biochemische Reaktionskette, welche in allen lebenden Zellen abläuft. Er verläuft unter Beteiligung von Zitronensäure (Citrat), die zum Zwecke der Gewinnung von Reduktionsäquivalenten in andere organische Säuren umgewandelt wird. Er oxidiert in acht Schritten Acetyl-Reste zu Wasser und Kohlenstoffdioxid. Die dabei gewonnenen Reaktionsprodukte werden an die Atmungskette weitergegeben. Durch anschließende oxidative Phosphorylierung gewinnt die Zelle aus diesem Vorgang 10 ATP pro Acetyl-Gruppe.
Außerdem erfüllt der Citratzyklus eine Schlüsselfunktion im intermediären Stoffwechsel der Zelle. Er verbindet den energieliefernden Endabbau des aus dem Protein-, Fett- und Kohlenhydratstoffwechsel stammenden Zwischenprodukts Acetyl-Coenzym A mit der Erzeugung zahlreicher Vorstufen für anabole Biosynthesewege.

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind Proteine. Die Wirkung der Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp, zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren. Hochspezifische Enzyme setzen nur ein einziges Substrat um (Substratspezifität), andere besitzen eine enge Kopplung an den Reaktionstyp (Wirkungsspezifität), akzeptieren aber eine Vielzahl verschiedener Substrate. Enzyme „erkennen“ ihre Substrate in sehr charakteristischer Weise. Die Ursache dafür liegt im aktiven Zentrum, das den Substraten eines Enzyms angepasst ist.

Der Begriff „Enzyme“ setzt sich zusammen aus den griechischen Silben en-, was soviel bedeutet wie „in“ und zyme, was heißt Gärungsmittel oder Sauerteig. Ihrer Wirkung und Bedeutung nach werden Enzyme häufig auch als Biokatalysatoren bezeichnet. D.h. sie sind Stoffe biologischen Ursprungs, welche chemische Reaktionen durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie beschleunigen, ohne selber verbraucht zu werden. Fast alle Enzyme sind Proteine, jedoch gibt es auch andere enzymatisch aktive Substanzen wie beispielsweise Ribonucleinsäuren (Ribozyme).

Ein wichtiger Zweig der Biotechnologie beschäftigt sich mit der Herstellung und dem Einsatz von Enzymen. Die Zahl der Einsatzmöglichkeiten ist kaum noch zu überblicken und ständig kommen neue hinzu. Ein Beispiel ist die Waschmittelindustrie. Man hat Proteasen, Lipasen und Amylasen gefunden und hergestellt, die unter dem Einfluss von Waschlauge wirksam bleiben.
Ein großes Anwendungsgebiet ist die medizinische Diagnostik, in der der Nachweis von Enzymen im Blut eine große Rolle spielt. Auch als Medikamente zur Heilung von Krankheiten haben sich Enzyme bewährt.

ALEXANDER FLEMING entdeckte 1922 das Lysozym im Nasensekret des Menschen. Als Enzym schützt es das Körperinnere vor Bakterien, indem es ihre Zellwände zerstört. Es bildet eine einfache Immunschranke gegenüber Bakterien, schützt aber leider nicht vor den meisten pathogenen Bakterien.

* 08.10.1883 Freiburg im Breisgau
† 01.01.1970 in Berlin

Er studierte Chemie und promovierte in diesem Fach 1906 in Berlin und 1911 auch noch in Medizin in Heidelberg. 1918 wurde er außerplanmäßiger Professor am Kaiser-Wilhelm-Institut für Biologie in Berlin-Dahlem. Seit 1931 war er Direktor des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Zellphysiologie. Er beschäftigte sich mit Studien zur Stoffwechselphysiologie, insbesondere zur Atmung und Assimilation, wobei er eine besondere Messtechnik (Warburg-Manometrie) entwickelte. Für seine Entdeckung der Atmungsenzyme erhielt er 1931 den Nobelpreis für Medizin. Er konnte nachweisen, dass Krebszellen ohne Sauerstoff leben und sich entwickeln können und dass dies eine Möglichkeit darstellt, von Krebs befallene Gewebe von normalen Geweben zu unterscheiden.

Es gibt seit der Diskussion über Atomenergie kein anderes Thema, welches Nationen so sehr spaltet wie die Gentechnologie. Laut Umfragen lehnen 75 % der Bevölkerung in Deutschland Gentechnologie in der Nahrung und auf dem Acker ab. Dagegen befürwortet etwa der gleiche Anteil den Einsatz von Gentechnologie in der Medizin.

* 28.12.1944 in Lenoir, North Carolina (USA)

KARY BANKS MULLIS arbeitete von 1979 bis 1986 als DNA-Chemiker bei der Cetus Corporation in Emeryville, Kalifornien und entwickelte dort die Methode der Polymerase-Kettenreaktion, mit deren Hilfe man in kurzer Zeit aus kleinsten DNA-Mengen Millionen von Kopien herstellen kann. Dafür erhielt er 1993 den Nobelpreis für Chemie. Mittlerweile wird die PCR-Methode in den unterschiedlichsten Bereichen der modernen biologischen Forschung angewandt, von der Paläobiologie über die Evolutionsforschung bis zur forensischen Biologie (genetischer Fingerabdruck). MULLIS hat einige weitere bahnbrechende Patente erfunden. Er erhielt zahlreiche nationale und internationale Preise. Derzeit forscht er am Children´s Hospital and Research Institute in Oakland, Kalifornien. Außerdem ist er wissenschaftlicher Berater verschiedener Gentechnikunternehmen und Gastdozent mehrerer Hochschulen.

Die Amöbenruhr (Amöbiasis) wird von einer Amöbe (Wechseltierchen) verursacht, die im Nahrungsbrei des menschlichen Darms lebt. Dorthin gelangt sie durch eine Hülle (Zyste) geschützt über verunreinigtes Wasser oder den Genuss von ungewaschenem Obst oder Gemüse. Im Darm des Menschen kann sich die Zyste aus bisher ungeklärten Gründen öffnen und die geschlüpfte Amöbe dringt mithilfe spezieller Enzyme in die Darmwand ein und richtet im Blut oder aber in den Organen schwere Schäden an.

Mineralstoffe sind anorganische Nahrungsbestandteile. Bisher sind 22 Mineralstoffe bekannt, die der menschliche Organismus benötigt. Die Mineralstoffe werden in Mengenelemente und Spurenelemente eingeteilt.

Candida-Hefepilze (candidus: lat: glänzend)
Zu den Candida-Hefepilzen gehören zahlreiche Arten, die in ihrer Wirkung für und auf den Menschen sehr unterschiedlich sind. Sie besitzen eine große Bedeutung für die Lebensmittelindustrie. So wird die klassische Bier-, Back- und Weinhefe zum Teil aus Candida-Hefe, Candida utilis, hergestellt. Es handelt sich dabei um Hefepilze, die eine alkoholische Gärung verursachen. Auch bei Kefir handelt es sich um eine mit Kefirferment alkoholisch vergorene Kuh- bzw. Stutenmilch. Kumys wird ebenfalls aus Kuh- bzw. Stutenmilch durch die Einwirkung von Hefe hergestellt. Der Alkoholgehalt bei Kefir und Kumys beträgt ca. 3 %.

Zum anderen besitzen einige Arten aber auch eine pathogene (krankheitsauslösende) Wirkung, z. B. Candida albicans (Soorpilz). Normalerweise verursacht ihr Auftreten keine Krankheiten. Erst eine unnatürlich starke Vermehrung führt zu sogenannten Kandidosen. Diese sind durch das Auftreten von Pusteln oder Erosionen der Schleimhäute gekennzeichnet. Die Candida-Hefe-Theorie versucht z. B. das gesamte Spektrum der Lebensmittelallergien durch Hefeallergien zu erklären. Populär wurde diese Theorie durch das 1984 erschienene Buch „Yeast Connection“ von Dr. W. G. CROOK.

Die Amöbenruhr (Amöbiasis) wird von einer Amöbe (Wechseltierchen) verursacht, die im Nahrungsbrei des menschlichen Darms lebt. Dorthin gelangt sie, durch eine Hülle (Zyste) geschützt, über verunreinigtes Wasser oder den Genuss von ungewaschenem Obst oder Gemüse. Im Darm des Menschen kann sich die Zyste aus bisher ungeklärten Gründen öffnen und die geschlüpfte Amöbe dringt mithilfe spezieller Enzyme in die Darmwand ein und richtet im Blut oder aber in den Organen schwere Schäden an.

Bei der Biotechnologie handelt es sich um anwendungsorientierte Teilgebiete der Mikrobiologie und der Biochemie, die biologische Prozesse im Rahmen technischer Verfahren und industrieller Produktion nutzen und dabei auch auf Erkenntnisse der technischen Chemie und Verfahrenstechnik zurückgreifen. Alle biotechnologischen Verfahren haben das Ziel, stoffwechselphysiologische Leistungen biologischer Systeme zu optimieren und unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu nutzen.
Die Biotechnologie findet vom Prinzip her jedoch nicht erst in unseren Tagen Anwendung. Lebewesen wurden bereits vor langer Zeit zur Herstellung oder Konservierung von Nahrungsmitteln eingesetzt. Schon 3 000 Jahre v. Chr. stellte man Brot und Bier unter Verwendung von Hefezellen her.

Etwa genauso lange ist die Joghurtbereitung bekannt, wenn auch zur damaligen Zeit die zur Joghurtherstellung unbedingt erforderlichen, als solche aber noch unbekannten Milchsäurebakterien nur intuitiv eingesetzt wurden. Große Erfolge erzielte die Biotechnologie bereits bei der Herstellung von Futterhefen, Antibiotika, Steroidhormonen, Aminosäuren, Enzymen und anderen Produkten sowie bei der Abwasserreinigung. Auch die Eiweißproduktion für Futter- bzw. Ernährungszwecke aus gut zugänglichen Rohstoffen ist ein Aufgabengebiet der heutigen Biotechnologie. Die Gentechnologie schließlich erlaubt der Biotechnologie völlig neue Einsatzmöglichkeiten.

Menschen nehmen sehr häufig Alkohol mit der Nahrung zu sich. Er ist natürlicherweise u. a. in vergorenen Früchten und Getreide (Brot) enthalten, heutzutage enthalten viele Süßspeisen, Getränke oder Fertiggerichte Alkohol. Alkohol (Ethanol) stellt für den Körper ein Gift dar (es zerstört u. a. Nervenzellen), das mit Priorität aus dem Körper entfernt wird. Sehr geringe Mengen werden mit der Atemluft abgegeben, über die Haut ausgeschwitzt oder mit dem Urin ausgeschieden. Die restlichen über 90 % des vom Körper aufgenommenen Alkohols werden in der Leber durch Oxidation abgebaut und dann ebenfalls über Lunge bzw. Niere ausgeschieden.
Der Alkoholabbau in der Leber erfolgt in drei Schritten:
Zunächst wird mithilfe des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH) Ethanol zu Ethanal (Acetaldehyd) abgebaut. Dieses noch stärkere Zellgift, das beim Abbau von Alkohol im Alkoholstoffwechsel als erstes Zwischenprodukt entsteht, wird durch das Enzym Aldehyddehydrogenase weiter zu Acetat (Essigsäure) und dieses anschließend im Citratzyklus in Kohlenstoffdioxid und Wasser umgewandelt.
Manche Menschen haben genetisch bedingt eine hohe Aktivität des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH), wodurch aus Ethanol sehr schnell eine hohe Menge des giftigen Ethanals entsteht. Andere haben ein genetisch bedingtes Defizit des Enzyms Aldehyddehydrogenase (ALDH), wodurch Ethanal nicht genügend entgiftet werden kann. In beiden Fällen des genetisch veränderten Alkoholstoffwechsels steigt die Alkoholempfindlichkeit, d. h., die Menschen sind bei Alkoholaufnahme stärker gefährdet.
80 % der asiatischen Einwohner haben genetisch bedingt die zweitgenannte Form der Alkoholempfindlichkeit. Die Folgen für den Organismus bei Alkoholaufnahme dieser Menschen sind oft gravierend.

Von der Nahrungsaufnahme bis zur Ausscheidung der Nahrungsreste ist es ein langer Weg, den die aufgenommenen Speisen zurücklegen müssen. Sie gelangen vom Mund in die Speiseröhre, die den Speisebrei durch wellenartige Bewegungen in den Magen befördert. Dort angekommen beginnen die Magensäfte mit der Verdauung. Aus dem Magen gelangt die Masse nun in den Dünndarm, wo weitere Verdauungssäfte abgegeben werden. In diesen Verdauungssäften sind unter anderem auch verschiedene Enzyme enthalten. Über den Dickdarm gelangen die unverdaulichen Nahrungsreste schließlich zum After und werden ausgeschieden. Manchmal treten Probleme bei der Verdauung auf. Durch Erkrankungen oder falsche Ernährung kann es zu Durchfall oder aber zu Verstopfung kommen.

Die Nahrung gelangt durch den Mund mit Mundspeicheldrüsen und Zähnen in die Speiseröhre, von dort in den Magen und Dünndarm mit Zwölffingerdarm, über den Dickdarm mit dem Blinddarm und Mastdarm zum After.
Die chemische Umwandlung der Grundnährstoffe Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette durch Enzyme in kleine, wasserlösliche, für die Zellen aufnehmbare Bestandteile ist der Vorgang der Verdauung.

Unsere tägliche Nahrung besteht aus einer Vielzahl von Stoffen, die sehr unterschiedliche Aufgaben im Körper zu erfüllen haben. Nur das perfekte Zusammenspiel von Energieträgern, Baustoffen und Reglerstoffen kann den gesamten Organismus gesund und leistungsfähig halten.

Die Ausbildung von Merkmalen ist durch eine spezifische Basenfolge in der DNA genetisch bedingt und nur durch Stoffwechselvorgänge überhaupt möglich. Stoffwechselvorgänge werden mithilfe von Enzymen gesteuert.