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

4 Enzyme in der Schule
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4.2.1 Cyclodextrin - ein Modellversuch
Anhand des Modellversuches soll die Wirkungs- und Substratspezifität der
Enzyme anschaulich dargestellt werden. In diesem Zusammenhang spielt das
vereinfachte Schlüssel-Schloss-Prinzip eine wichtige Rolle. Außerdem sollte
bei der Erarbeitung des Themenkomplexes Enzyme darauf geachtet werden, die
grundlegende Theorie von katalysierten Reaktionen noch einmal vor Augen zu
führen. Dabei müssen die Schlüsselbegriffe wiederholt und eingeprägt werden.
Da Enzyme Biokatalysatoren darstellen, kann man sie auch auf die allgemeinen
geltenden Regeln der Katalysatorkinetik anwenden. Dabei ist es von immenser
Wichtigkeit folgende Punkte zu wiederholen:
1.) Katalysatoren (Enzyme) senken den Energiebetrag der freien
Aktivierungsenthalpie exergonischer Reaktionen ab.
2.) Katalysatoren beschleunigen die Reaktionsgeschwindigkeit und nehmen
keinen Einfluss auf das Reaktionsgleichgewicht.
3.) Katalysatoren beschleunigen sowohl die Hin- als auch die Rückreaktion
der zu katalysierenden Reaktion.
4.) Katalysatoren (besonders Enzyme) nehmen keinen Einfluss auf die
Struktur der Edukte oder Produkte. Sie stabilisieren lediglich den
Übergangszustand.
Der hier vorgestellte Modellversuch nimmt Bezug auf das Vorhandensein der
funktionellen Gruppen im aktiven Zentrum des Enzyms. Das stabile
Kohlenhydrat β-Cyclodextrin soll hier modellhaft eine reaktive Gruppe eines
Enzyms darstellen. Das ausgewählte Experiment besitzt enzymkinetische
Charakteristik. Somit kann man mit Hilfe dieses Modellversuches die
grundlegenden Mechanismen einer enzymkatalysierten Reaktion erarbeiten.
Bevor jedoch das Experiment vorgestellt wird, erfolgt eine kurze Präsentation
der besonderen Struktur und chemischen Eigenschaften von β-Cyclodextrins.
β-Cyclodextrin ist ein cyclisches Ologosaccharid, welches aus sieben α-1,4glycosidisch
verbundenen Glucose-Monomeren besteht. Der strukturelle
Aufbau gleicht einem konischen Ring. Die vorhandenen Hydroxygruppen des
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