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Name: Johannes Michel und Wajahat Rana, 2013
Marius Fleck, 12.2015

Enzyme

Allgemein: Enzyme sind Biokatalysatoren, die die Aktivierungsenergie von Stoffwechselreaktionen herabsetzen und somit chemische Reaktionen beschleunigen (bzw. bei geringen Temperaturen erst ermöglichen).

 Energiediagramm-Enzymreaktion

Autor: Matthias M.; Lizenz: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported;
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Energiediagramm-Enzymreaktion.svg

 

Aufbau von Enzymen:

Viele Enzyme bestehen aus einer Polypeptidkette, so genannte Monomeren, einige andere Enzyme sind Kombinationen mehrerer Proteine, die sich aus Aminosäurenketten zusammensetzen, die Oligomere.
Es gibt auch einzelne Proteinketten, die mehrere Aufgeben übernehmen, die multifunktionellen Enzyme.

Die Aminosäurenketten liegen in Tertiärstruktur vor, Manchmal auch in einer Quartärstruktur.
Jedes Enzym verfügt über seine eigene spezielle dreidimensionale Struktur. Die Umsetzung von Substraten erfolgt deshalb substratspezifisch nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip (Substrat=Schlüssel; aktives Zentrum des Enzyms=Schloss). Einige Enzyme lagern sich zusammen und bilden Multienzymkomplexe, welche sich gegenseitig ergänzen oder regulieren.

 Struktur eines Enzyms

Autor: Yikrazuul; Lizenz: public domain; Link: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Triosephosphate_isomerase.jpg

 

Wirkungsweise der Enzyme:

Enzyme setzen die Aktivierungsenergie von Reaktionen im Körper herab und sind somit Katalysatoren. Die Edukte einer solchen Reaktion nennt man Substrate, Diese binden an das aktive Zentrum des Enzyms und es entsteht ein Enzym-Substrat-Komplex. Nach Bildung des Produkts löst es sich aus dem aktiven Zentrum und das Enzym iegt in seiner ursprünglichen Form vor. Dies erfolgt substratspezifisch (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Die spezifische Molekülstruktur des Enzyms kann durch Hitze verformt werden, sodass das zu umwandelnde Substrat nicht mehr ins aktive Zentrum passt und somit nicht umgesetzt werden kann. Die Bindung von Schwermetallen im aktiven Zentrum ist irreversibel und verhindert so dauerhaft die enzymatische Reaktion! Krankheiten, Vergiftungserscheinungen, Allergien und Nahrungsmittelunverträglichkeiten können die Folge sein.

Umsetzung zweier Substrate nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip

Autor: Magnus Manske); Lizenz: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported; Link: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Zwei_Substrate.png

 

Nomenklatur der Enzyme nach IUPAC

- Enzymendung: ''-ase''

- Namensteil der zu Katalysierenden Reaktion

- Klassifikation (siehe unten) im Namen

 

Klassifikation der Enzyme

  • Oxidoreduktasen katalysieren Redoxreaktionen,
  • Transferasen übertragen funktionelle Gruppen zwischen Substraten,
  • Hydrolasen spalten Bindungen unter Einsatz von Wasser,
  • Lyasen katalysieren die Spaltung oder Synthese von komplexen Produkten (ohne Einsatz von ATP),
  • Isomerasen beschleunigen die Umwandlung von chemischen Isomeren,
  • Ligasen/Synthetasen katalysieren Additionsreaktionen mithilfe von ATP.
  • Manchen Enzymen werden mehrere Klassen zugerechnet.

 

Biologische Bedeutung der Enzyme:

Enzyme spielen die zentrale Rolle im Stoffwechsel aller lebenden Organismen. Nahezu alle biochemischen Reaktionen werden durch Enzyme bewerkstelligt und kontrolliert. Fehler in Enzymen können fatale Folgen haben. Durch solche Enzymdefekte ist die Aktivität eines Enzyms vermindert oder nicht mehr vorhanden. Manche Enzymdekefte sind genetisch vererbbar, d.h. dass das Gen, das die Aminosäurensequenz kodiert (also die Bildung des Enzyms dirigiert), eine oder mehrere Mutationen enthält oder ganz fehlt, sodass die Bildung des Enzyms nicht korrekt oder gar nicht erfolgt.

 

Zusammenfassendes über Enzyme:

- Enzyme sind Biokatalysatoren

- Enzyme setzten die Aktivierungsenergie herab

- Enzyme haben ein aktives Zentrum

- Enzyme Substrate binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip in das Aktive Zentrum

- Enzyme sind Proteine und somit aus AS aufgebaut

- Enzyme sind regulierbar (z.B. durch Neubildung) und beeinflussbar durch Inhibitoren, Aktivatoren, Co-Substrate, CoEnzyme usw)

- Enzyme substratspezifisch

- Enzyme wirkspezifisch

- Enzyme haben verschiedene Optima in Bezug auf Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration usw.

- Enzyme Denaturiren durch Säure und höhere Temperaturen (oft schon bei 44°C)
 

 

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