of fermenten zijn de katalysatoren van de levende natuur. Behalve de ionen-reacties treft men in de dierlijke en plantaardige cel practisch geen reacties aan, die niet gekatalyseerd worden.
Het leven berust op een zeer fijn samenspel van ontelbare gekatalyseerde reacties. Bij vernietiging van de celstructuur kan men oplossingen verkrijgen, die nog vele van de enzymwerkingen vertonen, doch die thans niet meer gecoördineerd zijn. Uit de plant kan het onzuivere enzym door uitpersing, door uittrekken met alkohol of water of door absorptie aan bepaalde stoffen, als kaoline of aluminiumhydroxyde, bereid worden. Sommige enzymen zijn zo vast aan het celprotoplasma gebonden, dat zij op bovenstaande wijzen niet te extraheren zijn, bijv. het melkzuurgistingsenzym van de melkzuurbacteriën. Men doodt dan door bevriezen, door wateronttrekkende stoffen als alkohol of aceton, het protoplasma zonder het enzym aan te tasten, dat vervolgens uitgetrokken kan worden. De ruwe preparaten kunnen gezuiverd worden door neer te slaan met alkohol of met zoutoplossingen of door op bepaalde stoffen te laten absorberen. Deze zuivering wordt gecontroleerd door de werking van het preparaat telkens na te gaan, welke blijkt toe te nemen. Zo bereidde Willstätter met zijn medewerkers ca 1920 zeer zuivere invertase.De hoofdmassa van het protoplasma bestaat uit eiwit. Ook de enzymen zijn, voor zover men hen heeft leren kennen, gebleken eiwitten te zijn. Zij moeten beschouwd worden als integrerende bestanddelen van het protoplasma.
Dikwijls zijn de enzymen samengestelde of geconjugeerde eiwitten, ook genoemd proteïden. De prosthetische groep kan meer of minder vast gebonden zijn, zodat men onderscheidt ongedissocieerde en gedissocieerde enzymen. Bij de laatste is de prosthetische groep voor het grootste deel vrij in oplossing aanwezig en wordt dan co-enzym genoemd. Uitsluitend het complex van eiwit en prosthetische groep heeft katalytische werking. Dit complex wordt genoemd holo-enzym. Het eiwit, waarvan de prostethische groep afgesplitst is, heet apo-enzym.
Behalve de enzymen, die in de cel aanwezig zijn ten behoeve van de stofwisseling van de cel zelf, zijn er enzymen, die door een weefsel gemaakt worden om ergens anders hun werking uit te oefenen. Zo worden door het slijmvlies van de maag en door het pancreas zymogenen of pro-enzymen, d.w.z. moedersubstanties van spijsverteringsenzymen, gemaakt en ook wel bepaalde spijsverteringsenzymen zelf, die in de maag of in de darm worden uitgescheiden en, eventueel na omzetting van het pro-enzym in het enzym, daar hun werking uitoefenen.
Terwijl vele enzymen nog dikwijls met ouderwetse namen worden aangeduid, berust de moderne nomenclatuur in hoofdzaak hierop, dat denaam van een enzym gevormd wordt door achter de naam van het substraat, d.w.z. van de stof, die onder de invloed van het enzym een bepaalde omzetting ondergaat, het achtervoegsel -ase te plaatsen. Zo heten de ester-splitsende enzymen esterasen, de koolhydraatsplitsende enzymen carbohydrasen en de eiwit- of proteïne-splitsende enzymen proteïnasen.
Onder lipasen verstaat men vet-splitsende enzymen (lipoïde of lipide stoffen is de verzamelnaam voor de vetachtige stoffen). Naar het voorkomen onderscheidt men maaglipase, pancreaslipase, enz.
De phosphatasen brengen de splitsing van phosphorzure esters in alkohol en phosphorzuur teweeg. Voorbeelden van de phosphatasen zijn de beenderphosphatase, de nierphosphatase en de gistphosphatase.
De carbohydrasen worden in talrijke ondergroepen ingedeeld. De enzymen, die amylum (plantaardig zetmeel) en glycogeen (dierlijk zetmeel) hydrolytisch splitsen tot maltose (moutsuiker) worden dikwijls nog met hun oude naam diastasen betiteld. Zij komen o.a. voor in speeksel (speekselamylase of ptyaline), in pancreassap, in kiemende gerst. Saccharase of invertase is een enzym, dat saccharose (rietsuiker) hydrolytisch splitst tot een aequimoleculair mengsel van glucose en fructose (invertsuiker), maltase ontleedt op overeenkomstige wijze maltose (moutsuiker) uiteen in twee moleculen glucose, lactase heeft een overeenkomstige werking op lactose (melksuiker), waarbij glucose en galactose ontstaan. Vertegenwoordigers van deze enzymen treft men aan in de darm van vele dieren.
Amylum en glycogeen kunnen ook nog op andere wijze dan door intreding van water ontleed worden, nl. door de intreding van phosphorzuur onder de invloed van het enzym phosphorylase. Dit enzym is van grote betekenis voor de stofwisseling van de koolhydraten in de dierlijke en plantaardige cel.
De enzymen, die de hydrolytische afbraak van de eiwitten over talrijke tussenproducten tot de aminozuren tot stand brengen, worden samengevat onder de benaming proteasen. Hiertoe behoren de proteïnasen, de polypeptidasen en de dipeptidasen. De proteïnasen tasten de volledige eiwitdeeltjes en hun eerste splitsingsproducten, de peptenen of albumosen, aan, de polypeptidasen de iets minder samengestelde splitsingsproducten, de polypeptiden, de dipeptidasen de dipeptiden (z eiwitstoffen).
In alle dierlijke weefsels komt een proteïnase voor, die de naam kathepsine draagt. Bekende plantaardige proteïnasen zijn papaïne uit Carica papaya, bromeline uit Ananas (Bromelia) sativa en ficine uit Ficus laurifolia en andere Ficus-soorten. Tot de best bekende proteasen behoren die, welke in het maag-darmkanaal voorkomen. Deze zijn voor een groot deel in gekristalliseerde toestand afgezonderd. Zij zijn gebleken eiwitten zonder prosthetische groep te zijn. In het maagsap treft men aan de proteïnase pepsine. Kliertjes van het maag-slijmvlies scheiden de moedersubstantie pepsinogeen af, die in het betrekkelijk sterk zure milieu van het maagsap onder de invloed van het pepsine zelf, dus autokatalytisch, in pepsine overgaat.
In het maagsap van jonge dieren is verder nog een enzym aanwezig, het lebferment of chymosine, dat een bijzondere werking heeft op de caseïne van de melk. Dit eiwit wordt onder de invloed van het lebferment nl. zodanig veranderd, dat het een neerslag geeft met calciumionen. Als gevolg hiervan stremt de melk in de maag. Van oudsher wordt het lebferment, dat men bereidt uit het slijmvlies van de lebmaag van kalveren, gebruikt bij de kaasbereiding. Kaas is nl. onder de invloed van dit ferment neergeslagen caseïne, die naderhand als gevolg van bacterie-werking zijn aroma gekregen heeft.
De proteasen, die men vindt in de dunne darm, worden daarin gebracht door het pancreassap. Dit zijn trypsine, chymotrypsine, twee polypeptidasen en een dipeptidase. Het pancreas vormt niet trypsine en chymotrypsine zelf, doch hun moedersubstanties, de zymogenen trypsinogeen en chymotrypsinogeen. Deze zymogenen worden onder de invloed van trypsine in trypsine, resp. chymotrypsine omgezet. De eerste omzetting is dus wederom een autokatalytisch proces; zij kan echter ook teweeggebracht worden door het eveneens in de darm aanwezige enzym enterokinase.
Het bloedstollingsenzym thrombine zet op nog niet bekende wijze het plasma-eiwit fibrinogeen om in een onoplosbare modificatie, het fibrine. De stolling van het bloed is een gevolg van het zich in draderige vorm afzetten van het fibrine.
Onder de invloed van het enzym urease, dat voorkomt in de soyaboon, wordt ureum omgezet in ammoniumcarbonaat. Dit werd in 1926 door Sumner als eerste enzym kristallijn afgescheiden.
Door het in de lever van zoogdieren en andere dieren met ureum als eindproduct van de eiwitstofwisseling voorkomende enzym arginase wordt ureum afgesplitst van het aminozuur arginine. Dit is een feit van betekenis in verband met de theorie van de ureumsynthese in het dierlijke lichaam volgens de zgn. ornithine-cyclus.
De koolzuuranhydrase, een enzym uit het dierlijke lichaam, o.a. uit de rode bloedlichaampjes, dat de ontleding van het bicarbonaation tot kooldioxyde en water alsmede deze reactie in omgekeerde richting versnelt, is van veel betekenis voor de uitademing van het kooldioxyde door de longen.
Bij de weefselademhaling, d.w.z. het deel van het ademhalingsproces, dat zich in de weefsels afspeelt, zijn een hele reeks enzymen betrokken, t.w. de dehydrogenasen, een zgn. geel ademhalingsenzym, de drie cytochromen en de cytochroomoxydase. De dehydrogenasen zijn ook betrokken bij de gistingsprocessen.
Onder zymase verstaat men de gezamenlijke enzymen van de gistcel, die de alkoholische gisting teweegbrengen. Zij katalyseren de achtereenvolgende fracties, volgens welke de vergistbare suiker over vele tussenproducten in alkohol en kooldioxyde wordt omgezet. Eén van de best bekende van deze enzymen is de carboxylase, het enzym dat de omzetting van pyrodruivenzuur in aceetaldehyde en kooldioxyde, één van de tussenreacties, tot stand brengt.
Katalase bevordert de splitsing van waterstofperoxyde in water en zuurstof, peroxydase katalyseert de oxydatie van bepaalde organische verbindingen door waterstofperoxyde. Een peroxydase oplossing, toegevoegd aan een mengsel van waterstofperoxyde en guajac-hars of benzidine, geeft een groen tot blauw gekleurde vloeistof. Daar peroxydase in bloed voorkomt en ook bij zeer sterke verdunning van het bloed nog zeer actief is, wordt deze reactie gebruikt voor het aantonen van zeer kleine hoeveelheden bloed.
Ten slotte mogen nog genoemd worden de chromo-oxydasen, onder welker invloed mono- en polyphenolen geoxydeerd worden tot gekleurde verbindingen. Hiertoe behoort o.a. de tyrosinase, die de oxydatie van het aminozuur tyrosine bewerkstelligt. Op de werking van deze enzymen berust o.a. de bruin- of blauwkleuring van geschilde appelen en aardappelen.
PROF. DR H. O. K. WESTENBRINK
Lit.: H. G. K. Westenbrink, Physiologische Chemie (*s-Gravenhage 1947); H. Colin, Les Diastases (1931); H. v. Euler, Chemie der Enzyme (1920); A. J. Kluyver, The Chemical activities of the Micro-organisms (1931); P. Rona, Praktikum der physiologischen Chemie, dl I, Fermentmethoden (1931); C. Oppenheimer, Die Fermente und ihre Wirkungen (1925-1929); J. H. Northrop, M. Kornitz and R. M. Herriott, Crystalline Enzymes, 2nd ed. (New York 1948); J. B. Summer and G. F. Somers, Chemistry and Methods of Enzymes, 3rd ed. (New York 1947); H. Tauber, Enzyme Technology (New York and London 1943), Advances in Enzymology, New York (vervolgreeks, iste dl verschenen in 1941).
