Biochemie und Biotechnologie in der Schule: Hubertus ... - ChidS

1 Enzyme
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1.1 Enzyme als Biokatalysatoren
„Enzyme – die Katalysatoren biologischer Systeme – sind bemerkenswerte
molekulare Werkzeuge, welche die Muster chemischer Reaktionen
bestimmen.“ (Stryer: Biochemie, S. 228)
Enzyme stellen nach dieser Aussage Katalysatoren dar, welche in biologischen
Systemen zu finden sind.
Alle bedeutenden biochemischen Reaktionen, wie z.B. die Photosynthese oder
der Citratzyclus in unserem Körper, würden, thermodynamisch betrachtet, zwar
spontan ablaufen, aber in einer so geringen Geschwindigkeit, dass es Monate,
oder sogar Jahre dauern würde, bis die entsprechenden Edukte zu den
benötigten Produkten reagieren. Aus diesem Grund benötigen biologische
Systeme und biochemische Reaktionen Katalysatoren um die
Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Enzyme besitzen dabei eine enorme
katalytische Stärke, die sich in einer sehr hohen Effektivität widerspiegelt. Aber
sie sind auch höchst spezifisch, so dass ein Enzym meistens nur eine Reaktion
oder einen Reaktionsschritt katalysieren kann. Es stellt sich nun allerdings die
Frage, warum die Enzyme eine so hohe Effiziens aufweisen. Dies liegt
einerseits an ihrem molekularen Aufbau des Grundgerüstes, andererseits an
dem Vorhandensein von einem oder mehreren aktiven Zentren. Der genaue
Aufbau der Enzyme wird aber erst in Kapitel 1.2 genauer dargestellt. Auch
ohne das genaue Wissen über den molekularen Aufbau der Enzyme, lassen sich
vier Gründe über die Effizienz von Enzymen formulieren:
1.) Enzyme können spezifisch sehr viele ähnliche Moleküle binden.
2.) Enzyme nutzen das gesamte Spektrum an intermolekularen Kräften aus.
Diese Kräfte wären im Einzelnen: Wasserstoffbrückenbindungen,
elektrostatische Wechselwirkungen, Van-der-Waals-Wechselwirkungen
und hydrophobe Effekte.
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