Enzyme – Anwendung in Medizin und Technik

Thema dieser Einheit ist die Biotechnologie, Enzyme im Alltag. Die Überschrift könnte auch lauten: Enzyme, die universellen Werkzeuge. In der Biotechnologie werden entweder bestimmte Mikroorganismen eingesetzt, um deren enzymatische Fähigkeit zu nutzen, oder die entsprechenden Enzyme werden in Reinform für die Anwendung produziert. Die Anwendungsmöglichkeiten für diese biologischen Werkzeuge sind vielfältig. Eine Anwendung ist tief in der Geschichte des Menschen verankert. Die Möglichkeit, stärkehaltige Lebensmittel zu vergären. Das Ergebnis ist Alkohol. Die Arbeit erledigt ein Hefepilz, der sich im Zylinder versteckt hat. Ein nicht ganz so altes anderes Beispiel ist die Käseherstellung aus Milch von Tieren. Anders als beim Bier bedarf es hier schon ein wenig mehr Absicht bei der Herstellung. Damit aus Milch Käse wird, wurden traditionell Enzymextrakte aus dem Kälbermagen verwendet. Mittlerweile hat eine gesteigerte Produktionsmenge zu einem Einsatz von biotechnologisch erzeugten Enzymen geführt. Bei der Labkäseherstellung wird das Milcheiweiß Kasein durch die Verdauungsenzyme Pepsin und Chymosin ausgefällt. Dadurch dickt die Milch ein, ohne später sauer zu werden. Was also heute für uns einen Hochgenuss darstellt, war früher ein notwendiges Verfahren zur Haltbarmachung von Lebensmitteln. Wenn wir an uns runter gucken und unsere Schuhe sehen, denken wir auf den ersten Blick nicht an eine Tierhaut. Das liegt an der Bearbeitung der Haut. Für den Rohstoff unserer Schuhe wird die Haut von den Haaren und einer Proteinschicht befreit. Beim Gerben, dem Entfernen der Proteinschicht, werden Proteasen verwendet. Also Enzyme, die Proteine abbauen. Ursprünglich war das Gerben eine schmutzige Angelegenheit, da diese Gerbzusätze aus Schlachtabfällen oder gar Kot gewonnen wurden. Nun zu etwas Erfreulicherem: saubere Wäsche und das schon bei 30 Grad. Unmöglich, aber wahr. Wie? Natürlich mit Hilfe von Enzymen im Waschmittel, die bei geringen Temperaturen die organischen Verschmutzungen aufschließen. Lipasen, Amylasen und Proteasen sind am Werk. Ein letztes Beispiel aus der medizinischen Anwendung. Ein Diabetes-Nachweis-Teststreifen. Der Test gibt Auskunft über den Blutzuckerspiegel, indem der Glukosegehalt im Urin gemessen wird. Das Messen erledigen zwei Enzyme auf dem Teststreifen. Die Glucose-Oxidase oxidiert die Glucose und die Peroxidase bildet H2O2, also Wasserstoffperoxid. Die Enzyme sind eingebettet in einem Farbstoff, der empfindlich auf Wasserstoffperoxid reagiert und dadurch das Testergebnis liefert. Dieses waren nur einige Beispiele von Biotechnologien in unserem Alltag. Die Möglichkeiten sind vielfältig und in Zukunft wird uns die Biotechnologie daher noch häufiger überraschen.