3-Seminar-Enzyme - wilmnet.de
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solche Regulationsmechanismen finden sich häufig am Anfang von Stoffwechselwegen bzw. an Verzweigungspunkten des Zellstoffwechsels enzymatische Aktivität kann durch Inhibitoren und Aktivatoren in einer reversiblen Weise beeinflusst werden Kooperativität bezeichnet die strukturelle und funktionelle Kommunikation zwischen Substrat- und Effektorbindungsstelle eines allosterischen Enzyms. diese kann entweder positiv oder negativ sein • positiv bedeutet, dass die Bindung des Substrates oder des Effektors die Aktivität steigern • negativ bedeutet, dass die Bindung des Substrates oder des Effektors die Aktivität hemmt homotrope Kooperativität bedeutet, dass der Effekt durch das Substrat selbst ausgelöst wird heterotrope Kooperativität bedeutet, dass der Effekt und das Substrat unterschiedliche Moleküle sind Beispiel • Phosphofructokinase-1 der Glykolyse zeigt eine sigmoidale Abhängigkeit der Enzymaktivität, somit liegt eine positive homotrope Kooperativität vor o man unterscheidet einen V-Typ (oder System) und einen K-Typ (oder System) V-Typ • nur die Maximalgeschwindigkeit wird beeinflusst • Bsp.: Pyruvatcarboxylase wird die aktivierte Essigsäure (Acetyl- CoA) aktiviert K-Typ • die Michaelis-Menten-Konstante wird verändert • Bsp.: Phosphofructokinase-1 Beispielgrafiken für die Erklärung finden sich im Anhang bzw. in den Vorlesungsfolien - Covalente Modifikation eines Enzymproteins o „Schlüsselenzyme des Zellstoffwechsels werden häufig durch kovalente Modifikationen reguliert!“ o Möglichkeit der Regulation der Enzymaktivität, die auf einer physiologisch reversiblen covalenten Anheftung bestimmter funktioneller Gruppen oder der irreversiblen proteolytischen Veränderung eines Enzymproteins beruht. o Enzyme, die sich durch den Besitz oder Nichtbesitz einer funktionellen Gruppe voneinander unterscheiden, bezeichnet man als interkonvertierbare Enzyme. o am häufigsten werden Enzyme phosphoryliert oder dephosphoryliert o folgende Gruppen können noch angehängt oder abgespalten werden AMP UMP Adenosindiphosphatribose Methyl Acetyl Sulfat Myristyl Farnesyl 8 von 11
o zu den wichtigsten Enzyme, die durch proteolytische Spaltung aktiviert werden, gehören Zymogene (Verdauungsenzyme) Bsp.: Trypsinogen wird mittels Enterokinase/Enteropeptidase in Trypsin umgewandelt - für weitere Beispiele siehe Vorlesungsfolien Enzymaktivitätsbestimmungen und Enzymdiagnostik: Enzymaktivität - Enzymmengen werden über ihre Aktivität bestimmt - Einheit: katal = mol/s (wie viel Substrat wird pro Zeit umgesetzt) - Internationale Einheit: IU = µmol/min - Umrechnung: o 1 nanokatal = 0,06 IU o 1 IU = 16,67 nanokatal - Wechselzahl: o Menge eines Substrats (mol) die in einer bestimmten Zeiteinheit (s) von einer bestimmten Enzymmenge (mol) umgesetzt wird o Einheit 1/s - Volumenaktivität: o Enzymeinheiten bezogen auf Volumen o Einheit: nanokatal/l oder IU/l - spezifische Ativität: o Enzymaktivität bezogen auf bestimmte Menge Protein o Einheit: nkat/mg oder IU/mg Optischer Test, direkt, indirekt, gekoppelt - einfacher optisch-enzymatischer Test: o Bestimmung der Enzymaktivität über Coenzyme (NAD + /NADP + ) o NAD + /NADP + haben ihr optisches Absorbtionsmaxium bei 340nm o werden die Coenzyme oxidiert, nimmt die Absorbtionsfähigkeit ab o die Änderung der Absorption bei 340nm wird gemessen o Lambert-Beer’sches Gesetz: E = ε c d E = Extinktion ε = molarer Extinktionskoeffizient (gibt die Extinktion für einen bestimmten Stoff bei einer definierten Wellenlänge durch eine 1molare Lösung bei einer Schichtdicke von 1cm an) c = Konzentration d = Schichtdicke zur Errechnung der Menge des umgesetzten Substrates - zusammengesetzter optisch-enzymatischer Test: o Bestimmung von Enzymaktivitäten, die kein NAD + /NADP + als Coenzym benutzen o es wird eine nachgeschaltete Indikatorreaktion genutzt um die Aktivität der vorhergehenden Reaktion zu bestimmen o Substrate der ersten Reaktion sowie Cosubstrate und Enzym der zweiten Reaktion müssen im Überschuss vorhanden sein. 9 von 11
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- Seite 3 und 4: o covalente Katalyse Voraussetzung
- Seite 5 und 6: geht man davon aus, dass folgende R
- Seite 7: o reversible unkompetitive Hemmung
- Seite 11: o Vorgehen beim indirekten Verfahre
o zu <strong>de</strong>n wichtigsten <strong>Enzyme</strong>, die durch proteolytische Spaltung aktiviert<br />
wer<strong>de</strong>n, gehören Zymogene (Verdauungsenzyme)<br />
Bsp.: Trypsinogen wird mittels Enterokinase/Enteropeptidase in<br />
Trypsin umgewan<strong>de</strong>lt<br />
- für weitere Beispiele siehe Vorlesungsfolien<br />
Enzymaktivitätsbestimmungen und Enzymdiagnostik:<br />
Enzymaktivität<br />
- Enzymmengen wer<strong>de</strong>n über ihre Aktivität bestimmt<br />
- Einheit: katal = mol/s (wie viel Substrat wird pro Zeit umgesetzt)<br />
- Internationale Einheit: IU = µmol/min<br />
- Umrechnung:<br />
o 1 nanokatal = 0,06 IU<br />
o 1 IU = 16,67 nanokatal<br />
- Wechselzahl:<br />
o Menge eines Substrats (mol) die in einer bestimmten Zeiteinheit (s) von einer<br />
bestimmten Enzymmenge (mol) umgesetzt wird<br />
o Einheit 1/s<br />
- Volumenaktivität:<br />
o <strong>Enzyme</strong>inheiten bezogen auf Volumen<br />
o Einheit: nanokatal/l o<strong>de</strong>r IU/l<br />
- spezifische Ativität:<br />
o Enzymaktivität bezogen auf bestimmte Menge Protein<br />
o Einheit: nkat/mg o<strong>de</strong>r IU/mg<br />
Optischer Test, direkt, indirekt, gekoppelt<br />
- einfacher optisch-enzymatischer Test:<br />
o Bestimmung <strong>de</strong>r Enzymaktivität über Coenzyme (NAD + /NADP + )<br />
o NAD + /NADP + haben ihr optisches Absorbtionsmaxium bei 340nm<br />
o wer<strong>de</strong>n die Coenzyme oxidiert, nimmt die Absorbtionsfähigkeit ab<br />
o die Än<strong>de</strong>rung <strong>de</strong>r Absorption bei 340nm wird gemessen<br />
o Lambert-Beer’sches Gesetz:<br />
E = ε c d<br />
E = Extinktion<br />
ε = molarer Extinktionskoeffizient (gibt die Extinktion für einen<br />
bestimmten Stoff bei einer <strong>de</strong>finierten Wellenlänge durch eine 1molare<br />
Lösung bei einer Schichtdicke von 1cm an)<br />
c = Konzentration<br />
d = Schichtdicke<br />
zur Errechnung <strong>de</strong>r Menge <strong>de</strong>s umgesetzten Substrates<br />
- zusammengesetzter optisch-enzymatischer Test:<br />
o Bestimmung von Enzymaktivitäten, die kein NAD + /NADP + als Coenzym<br />
benutzen<br />
o es wird eine nachgeschaltete Indikatorreaktion genutzt um die Aktivität <strong>de</strong>r<br />
vorhergehen<strong>de</strong>n Reaktion zu bestimmen<br />
o Substrate <strong>de</strong>r ersten Reaktion sowie Cosubstrate und Enzym <strong>de</strong>r zweiten<br />
Reaktion müssen im Überschuss vorhan<strong>de</strong>n sein.<br />
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