Experimente:
Versuch: Nachweis des Eiweißcharakters von Enzymen
Versuch: Qualitative Versuche zu den Enzymen (Kompaktkurs)
Versuch: Verschiedene Wege zur Hydrolyse von Proteinen

Mit der Nahrung nehmen wir Eiweiße (Proteine) auf. Diese müssen vor der Aufnahme in den Körper abgebaut werden, denn wenn sie in die Blutbahn gelangen würden, könnten sie starke Allergien auslösen. Deshalb ist es auch erstaunlich, wie viele Berichte oder Zeitungsanzeigen z. B. über die Papaya oder die Ananas davon handeln, dass deren Enzyme (wie das Papaya-Papain) im Körper gegen Cellulite wirken oder "Schlacken" abbauen helfen (was immer das auch ist). Die Enzyme sind schließlich Eiweiße, die die Darm/Blutschranke nicht passieren sollten.
Außerdem benötigen wir ihre Bausteine, die Aminosäuren, denn auch wir müssen Proteine aufbauen. Viele der zwanzig Aminosäuren können wir zwar selbst herstellen, andere jedoch nicht; sie sind für uns essentiell (lebensnotwendig) und müssen mit der Nahrung, die vor allem aus Pflanzen und Tieren stammt, zugeführt werden.
Die Verdauung von Proteinen erfolgt im Magen und Dünndarm. Auch wenn es vielen Leuten nicht gefällt - die Eiweiße müssen vor der Verdauung im Magen denaturiert werden, sonst klappt es nicht mit der Verdauung. (Kälber haben dafür ein eigenes Enzym, das so genannte Lab-Ferment.) Eiweißverdauung im Dickdarm hat schlimme gesundheitliche Folgen. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn man Säuglinge zu früh und dazu noch mit unverdünnter Kuhmilch füttert.

Das Protein wird in die Aminosäuren aufgespalten. Wir sprechen bei dieser Reaktion von Hydrolyse.

Die Reaktion ist zwar exotherm, läuft aber nicht so ohne weiteres freiwillig ab, da sie aufgrund der hohen Aktivierungsenergie gehemmt ist. Die Aktivierungsenergie wird durch Bio-Katalysatoren (Enzyme) so weit verringert, dass die Hydrolyse von Proteinen schon bei Körpertemperatur abläuft.
Beispiel für solche Verdauungsenzyme (wir sprechen von Hydrolasen oder von Peptidasen sowie Proteinasen) sind Pepsin im Magensaft und Trypsin und Chymotrypsin im Darmsaft.
Damit die Enzyme wirken können, muss zuvor die geknäuelte, schwer angreifbare Proteinstruktur aufgebrochen werden; man spricht von "Denaturieren". Das erreicht man durch Erhitzen der Speisen. Die Denaturierung erkennst du beispielsweise beim Hühnereiweiß am Gerinnen. Aber auch Ansäuern wirkt sich denaturierend aus, wie du beim Ausflocken sauer gewordener Milch beobachten kannst. Hierzu dient die Salzsäure im Magensaft. Es gibt sogar ein Enzym, das auf Milcheiweiße (vor allem auf das ansonsten schwerverdauliche Casein) denaturierend wirkt: Das ist das Lab-Ferment, das sogar von Käsereien benutzt wird, um den Primärprozess (das Ausfällen von Milcheiweiß samt Fett) zu beschleunigen. Dessen Einsatz muss heute sogar auf den Käse-Packungen, die man im Geschäft kauft, vermerkt werden.

Die erwähnten körpereigenen Enzyme wirken milieuspezifisch: Pepsin "arbeitet" nur in der salzsauren Lösung des Magensafts, die Gruppe der Darmsaftenzyme nur in der alkalischen Lösung des Darmsafts. Deren Alkalinität beruht auf Hydrogencarbonat. Damit puffert der Körper die vielen Säuren ab, die bei der Verdauung entstehen.

Die durch Hydrolyse der Proteine erhaltenen Aminosäuren werden zum Aufbau körpereigener Proteine verwendet. Das, was wir jedoch nicht benötigen und deshalb überschüssig ist, wird zur Energiegewinnung "verbrannt" und in Kohlenstoffdioxid, Wasser und auszuscheidende Stickstoffverbindungen wie Harnstoff, Harnsäure oder Ammonium-Ionen überführt. Da letztere in größeren Mengen zelltoxisch sind, wird der größte Teil von ihnen zuvor in einem äußerst komplizierten, vielstufigen Reaktionszyklus zusammen mit Kohlenstoffdioxid zu Harnstoff umgewandelt. Auch hierbei sind viele Enzyme beteiligt.

Harnstoff wird neben den restlichen Ammonium-Ionen und Harnsäure über die Niere ausgeschieden. Er wird durch die Enzyme von Bodenbakterien und Pflanzen wieder in Kohlenstoffdioxid und Ammoniak zerlegt. Das Enzym heißt Urease (lat. urea, Harnstoff).

Daraus bauen Pflanzen wieder Proteine auf. Der Nahrungskreislauf schließt sich.

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