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Stoff A und Stoff B reagieren zu Stoff C, aber Stoff A liegt immer in unveränderter Konzentration vor d.h. die Geschwindigkeit ist zwar proportional von zwei Edukten, allerdings liegt eines immer in derselben Konzentration vor ist somit zu vernachlässigen z.B. könnte Stoff A Wasser bei biochemischen Reaktionen sein (immer 55 mol/l) Enzymkinetik: - wichtige Begriffe: o Maximalgeschwindigkeit einer Reaktion (V max ) o Michaelis-Menten-Konstante (K M ) - „Die Geschwindigkeit einer enzymkatalysierten Reaktion wird bestimmt durch die Substrat- und Enzymkonzentration!“ - wenn man obige Gleichung 1 betrachtet, dann sind zwei Dinge wichtig: o Die Rückreaktion von E + P kann man vernachlässigen, da das Enzym eine sehr geringe Affinität zum Endprodukt hat. o Zwischen E + S und ES wird sich ein Gleichgewicht einstellen. o Unter den o.g. Voraussetzungen ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt die Reaktion von ES nach E und P. Dieser Reaktion sei die Geschwindigkeitskonstante k 2 zugeordnet. o somit gilt: v = k 2 * [ES] wie oben erwähnt gibt k 2 den Prozentsatz an ES an, der innerhalb einer Sekunde in E und P zerfällt o zusammenfassend ergibt sich also, dass die Reaktionsgeschwindigkeit abhängig ist von der Enzym-Substrat-Konzentration man kann die Geschwindigkeit durch Erhöhung von [S] solange steigert, bis [E] gesättigt ist, dann liegt die Maximalgeschwindigkeit vor somit hängt die Maximalgeschwindigkeit von der Enzymkonzentration ab, die als limitierender Faktor gilt es ergibt sich eine Hyperbel - Michaelis-Menten-Konstante (K M ) o das ist genau diejenige [S] bei der genau die Hälfte von [E] beladen ist o somit beträgt die Reaktionsgeschwindigkeit v max / 2 genau die Hälfte max. Geschwindigkeit o da es sich um eine bestimmte Substratkonzentration handelt, hat sie die Einheit mol / l o K M ist somit ein Maß für die Affinität eines Enzyms zu einem Substrat je kleiner K M umso schneller ist die Hälfte der Enzyme mit Substrat beladen umso schneller ist die Reaktion je größer K M umso größere Mengen an Substrat sind erforderlich umso langsamer ist die Reaktion o Berechnung von K M (genaue Herleitung siehe Anhang): k -1 : Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion [ES] nach [E] und [S] k 1 : Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion [E] und [S] nach [ES] k 2 : Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion von [ES] nach [E] und [P] 4 von 11
geht man davon aus, dass folgende Reaktion im Gleichgewicht ist: • [E] + [S] nach [ES] nach [E] + [P] dann ist die Affinität umso höher je mehr [ES] vorliegt somit kann die Affinität aus dem Verhältnis der Geschwindigkeitskonstanten berechnet werden: • K M = (k -1 + k 2 ) / k 1 Wichtig: Die Michaelis-Menten-Konstante ist von den Enzymmengen völlig unabhängig, da sich durch eine Änderung der Menge keine Änderung der Geschwindigkeitskostanten ergibt! - Michaelis-Menten-Gleichung (genaue Herleitung siehe Anhang) o sind V max und K M -Wert bekannt, kann man für jede Substratkonzentration die Reaktionsgeschwindigkeit v berechnen Michaelis-Menten-Gleichung • v = (V max * [S]) / (K M + [S]) bessere Schreibweise: • v = V max * ([S]) / (K M + [S]) hieraus lässt sich folgendes ableiten: • wenn [S] sehr groß ist, dann kann man K M vernachlässigen, d.h. das die Geschwindigkeit mit ansteigender Substratmenge zunimmt • wenn [S] gleich K M ist, dann gilt 1 / 1+1 ½ d.h. die Geschwindigkeit entspricht der halben Maximalgeschwindigkeit • Wenn [S] sehr klein ist (0,01µM) und K M sei 1µM, dann kann man [S] im Nenner vernachlässigen, d.h. bei sehr niedrigen Substratkonzentrationen ist die Reaktionsgeschwindigkeit nahezu linear. Damit ist die Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit proportional zur Substratkonzentration und es liegt eine Reaktion erster Ordnung vor. „Die Michaelis-Menten-Gleichung beschreibt näherungsweise das kinetische Verhalten vieler Enzyme!“ - Lineweaver-Burk-Diagramm o es ist von besonderen Interesse V max sehr genau zu bestimmen o zusätzlich wird V max benötigt, damit man K M bestimmen kann o eine Ablesung aus dem Michaelis-Menten-Diagramm ist schwierig, da sehr hohe Substratkonfigurationen erforderliche wären (was experimentell schwierig ist) o bei Lineweaver-Burk wird der reziproke Wert der Umsatzgeschwindigkeit (1/v) gegen den reziproken Wert der Substratkonzentration (1/[S]) aufgetragen o man erhält dadurch eine lineare Darstellung, wobei der Schnittpunkt dieser Geraden mit der Abszisse bei - 1/K M und der Schnittpunkt mit der Ordinate bei 1/V max - katalytische Aktivität o offizielle Einheit Katal o 1 kat = 1 Mol Substratumsatz pro Sekunde o in der Praxis selten benutzt o zur Bestimmung braucht man V max und K M 5 von 11
Seite 1 und 2: 3. Biochemie Seminar Einteilung der
Seite 3: o covalente Katalyse Voraussetzung
Seite 7 und 8: o reversible unkompetitive Hemmung
Seite 9 und 10: o zu den wichtigsten Enzyme, die du
Seite 11: o Vorgehen beim indirekten Verfahre

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