3-Seminar-Enzyme - wilmnet.de
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- Wechselzahl k kat o Definition: Anzahl der pro Mol Enzym in einer Zeiteinheit umgesetzten Mole Substrat o entspricht bei einfachen Enzymreaktion k 2 o bei komplexen Reaktionen ist damit der Reaktionsschritt gemeint, der am langsamsten abläuft und somit limitierend ist - Enzymhemmung o Verbindung, deren Anwesenheit die katalytische Aktivität eines Enzyms verändert, sind Enzymeffektoren. o wirken sie positiv, werden sie als Aktivatoren bezeichnet o wirken sie negativ, werden sie als Hemmstoffe oder Enzyminhibitoren bezeichnet o es werden zwei Arten den Enzymhemmung unterschieden reversible Hemmung • diese Art der Hemmung ist durch die Dissoziation des Enzym- Hemm-Komplexes gekennzeichnet und kann somit durch Entfernung des Inhibitors aufgehoben werden irreversible Hemmung • das Enzym und der Inhibitor können nicht mehr getrennt werden und das Enzym ist dauerhaft gehemmt o reversible kompetitive Hemmung „Reversible kompetitive Inhibitoren haben keinen Einfluss auf die Maximalgeschwindigkeit!“ wenn ein Inhibitor in seiner chemischen Struktur dem Substrat ähnelt und der Hemmstoff reversibel mit dem Enzym bindet, dann konkurrieren Inhibitor und Substrat um die Bindungsstelle am Enzym erhöht man die Konzentration des Substrates bei gleichbleibender Konzentration des Hemmstoffes, dann steigt die Wahrscheinlichkeit der Bindung des Substrates und somit der Entstehung von [ES] d.h. wenn man [S] maximal erhöht, dann kann man die Maximalgeschwindigkeit immer erreichen K M nimmt jedoch zu Beispiel: • eine Methanolvergiftung kann durch Ethanol Zugabe therapiert werden • Produkthemmung • weitere Beispiele siehe Vorlesungsfolien o reversible nicht-kompetitive Hemmung „Durch reversible nichtkompetitive Hemmung wird die Maximalgeschwindigkeit beeinflusst!“ Inhibitor und Substrat konkurrieren nicht um dieselbe Bindungsstelle der Inhibitor bindet an einer Stelle des Enzyms und macht es somit unwirksam gleichwohl kann das Substrat weiterhin an das Enzym bindet, es findet allerdings keine Umwandlung in das Produkt mehr statt der K M -Wert wird nicht beeinflusst, sehr wohl aber die tatsächlich katalytisch aktive Enzymmenge durch eine Substraterhöhung kann man keine Geschwindigkeitserhöhung erreichen 6 von 11
o reversible unkompetitive Hemmung „Reversible unkompetitive Hemmung erniedrigt V max und K M !“ der Inhibitor bindet nur an Enzym-Substrat-Komplexe und reagiert nicht mit dem freien Enzym somit wird die Hemmung bei [S] ebenfalls erhöht o irreversible Hemmung mit Übergangszustandsanaloga besonders wirksame Gruppe von Enzyminhibitoren haben eine strukturelle Ähnlichkeit mit den Übergangszuständen der Substrate von Enzymreaktionen binden deutlich fester an das aktive Zentrum o irreversible Hemmung über Suizidsubstrate die Suizidsubstrate binden am Enzym, infolge der Umsetzung verändern sie sich so, dass sie dauerhaft am Enzym gebunden bleiben, somit wird das Enzym inhibiert Physiologische Regulation von Enzymaktivitäten: Einfluss von Temperatur, pH-Wert und Oxidationsmitteln - Die Enzymaktivität ist anhängig von der Temperatur. o je höher die Temperatur, umso aktiver ist ein Enzym. o Die Konstante Q 10 gibt an, wie sich ein Enzym bei einer Temperaturerhöhung um 10°C verhält, i.d.R. ist Q 10 = 2 (doppelt so schnelle Enzymaktivität) o Es gibt allerdings ein Temperaturoptimum, denn bei zu starker Erhöhung fangen die Enzymproteine an zu Denaturieren. - Die Enzymaktivität ist anhängig vom pH-Wert. o Viele Enzyme zeigen ein pH-Optimum. o Erklärung hierfür ist die reversible Dissoziation bzw. Ionisierung funktioneller Gruppen reversible Dissoziation bzw. Ionisierung von Substraten und/oder Coenzymen Denaturierung des Enzymproteins - Die Enzymaktivität kann durch Oxidationsmittel beeinflusst werden. o bei vielen intrazellulären Enzymen nehmen Sulfhydrylgruppen am Katalyseprozess teil, diese können zu Disulfidbrücken oxidiert werden, d.h. es kann dadurch zur Konformitätsänderung und somit zum kompletten Verlust der Enzymaktivität kommen Regulation der Enzymaktivität - Langzeitregulation kann über Induktion und Repression erfolgen o Induktion meint die Transkription von bestimmten Gensequenzen, die das Enzym enthalten o Repression meint Einschränkung der Transkription - Änderung der Substratkonzentration o wie bereits in der Enzymkinetik erwähnt, hat die Änderung von [S] einen massiven Einfluss, da [S] in vivo meist unter K M liegt - Einfluss von Enzymeffektoren o „Die Aktivität vieler Enzyme wird wirksam und schnell durch allosterische Effektoren reguliert!“ 7 von 11
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- Seite 3 und 4: o covalente Katalyse Voraussetzung
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- Seite 9 und 10: o zu den wichtigsten Enzyme, die du
- Seite 11: o Vorgehen beim indirekten Verfahre
o reversible unkompetitive Hemmung<br />
„Reversible unkompetitive Hemmung erniedrigt V max und K M !“<br />
<strong>de</strong>r Inhibitor bin<strong>de</strong>t nur an Enzym-Substrat-Komplexe und reagiert<br />
nicht mit <strong>de</strong>m freien Enzym<br />
somit wird die Hemmung bei [S] ebenfalls erhöht<br />
o irreversible Hemmung mit Übergangszustandsanaloga<br />
beson<strong>de</strong>rs wirksame Gruppe von Enzyminhibitoren<br />
haben eine strukturelle Ähnlichkeit mit <strong>de</strong>n Übergangszustän<strong>de</strong>n <strong>de</strong>r<br />
Substrate von Enzymreaktionen<br />
bin<strong>de</strong>n <strong>de</strong>utlich fester an das aktive Zentrum<br />
o irreversible Hemmung über Suizidsubstrate<br />
die Suizidsubstrate bin<strong>de</strong>n am Enzym, infolge <strong>de</strong>r Umsetzung<br />
verän<strong>de</strong>rn sie sich so, dass sie dauerhaft am Enzym gebun<strong>de</strong>n bleiben,<br />
somit wird das Enzym inhibiert<br />
Physiologische Regulation von Enzymaktivitäten:<br />
Einfluss von Temperatur, pH-Wert und Oxidationsmitteln<br />
- Die Enzymaktivität ist anhängig von <strong>de</strong>r Temperatur.<br />
o je höher die Temperatur, umso aktiver ist ein Enzym.<br />
o Die Konstante Q 10 gibt an, wie sich ein Enzym bei einer Temperaturerhöhung<br />
um 10°C verhält, i.d.R. ist Q 10 = 2 (doppelt so schnelle Enzymaktivität)<br />
o Es gibt allerdings ein Temperaturoptimum, <strong>de</strong>nn bei zu starker Erhöhung<br />
fangen die Enzymproteine an zu Denaturieren.<br />
- Die Enzymaktivität ist anhängig vom pH-Wert.<br />
o Viele <strong>Enzyme</strong> zeigen ein pH-Optimum.<br />
o Erklärung hierfür ist<br />
die reversible Dissoziation bzw. Ionisierung funktioneller Gruppen<br />
reversible Dissoziation bzw. Ionisierung von Substraten und/o<strong>de</strong>r<br />
Coenzymen<br />
Denaturierung <strong>de</strong>s Enzymproteins<br />
- Die Enzymaktivität kann durch Oxidationsmittel beeinflusst wer<strong>de</strong>n.<br />
o bei vielen intrazellulären <strong>Enzyme</strong>n nehmen Sulfhydrylgruppen am<br />
Katalyseprozess teil, diese können zu Disulfidbrücken oxidiert wer<strong>de</strong>n, d.h. es<br />
kann dadurch zur Konformitätsän<strong>de</strong>rung und somit zum kompletten Verlust<br />
<strong>de</strong>r Enzymaktivität kommen<br />
Regulation <strong>de</strong>r Enzymaktivität<br />
- Langzeitregulation kann über Induktion und Repression erfolgen<br />
o Induktion meint die Transkription von bestimmten Gensequenzen, die das<br />
Enzym enthalten<br />
o Repression meint Einschränkung <strong>de</strong>r Transkription<br />
- Än<strong>de</strong>rung <strong>de</strong>r Substratkonzentration<br />
o wie bereits in <strong>de</strong>r Enzymkinetik erwähnt, hat die Än<strong>de</strong>rung von [S] einen<br />
massiven Einfluss, da [S] in vivo meist unter K M liegt<br />
- Einfluss von <strong>Enzyme</strong>ffektoren<br />
o „Die Aktivität vieler <strong>Enzyme</strong> wird wirksam und schnell durch allosterische<br />
Effektoren reguliert!“<br />
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