Stoffwechsel und Enzyme PDF

**Stoffwechsel und Energiehaushalt bei Mensch und Tier** **1. Was bedeutet Stoffwechsel?** Mensch und Tier können sich selbst erhalten und reparieren: - Aufgenommene Nahrung wie etwa Fleisch wird in körpereigene Substanzen umgebaut (=heterotrophe Ernährung) - Wachstum - Energie für Be...

**Stoffwechsel und Energiehaushalt bei Mensch und Tier** **1. Was bedeutet Stoffwechsel?** Mensch und Tier können sich selbst erhalten und reparieren: - Aufgenommene Nahrung wie etwa Fleisch wird in körpereigene Substanzen umgebaut (=heterotrophe Ernährung) - Wachstum - Energie für Bewegung durch den Abbau energiereicher Verbindungen in energieärmere umsetzen - Stoffe transportieren (z.B. Sauerstofftransport im Blutkreislauf) - Hormone und Nervensignale erzeugen und weiterleiten - Endproduktion des Stoffwechsels abgeben und ausscheiden Alle Prozesse werden als Stoffwechsel (Metabolismus) bezeichnet **Wie werden Stoffwechselvorgänge unterschieden?** **Stoffaufbau (Anabolismus)** Körperfremde Stoffe werden in körpereigene Stoffe umgewandelt Prozesse brauchen Energie und heissen somit endergonisch **Stoffabbau (Katabolismus)** Energiereiche Stoffe werden in energieärmere Stoffe abgebaut Prozesse setzen Energie frei und heißen somit exergonisch **2. Enzyme -- wichtige Biokatalysatoren** **Enzyme:** - Motoren des Stoffwechsels - Beschleunigen chemische Reaktionen, ohne dabei selbst verändert oder verbraucht zu werden - Diese *Biokatalysatoren* sind überwiegend Proteine - Bisher sind 2000 Enzyme bekannt - Beschleunigen Reaktionen um den Faktor [10^12^]{.math.inline} bis [10^20^]{.math.inline} - Bekannte Aufgaben sind: Verdoppeln der DNA, Bilden von Proteinen, Gerinnen des Blutes, Abbauen von Glucose, um Energie frei zu setzen **2.1 Aufbau von Enzymen** - Spezieller Aufbau bestimmt die Funktion - Dreidimensionales, bewegliches Proteingerüst - Haben ein aktives Zentrum - Können auch noch andere funktionelle Gruppen binden **2.2 Die Wirkung von Biokatalysatoren** Enzyme haben spezielle Eigenschaften, um chemische Reaktionen durchführen und beschleunigen zu können: - Sie setzen die Aktivierungsenergie einer Reaktion herab - Sie bauen ein Substrat in ein Produkt um. Sie verändern dabei das Substrat, die Enzyme selbst bleiben unverändert und werden nicht verbraucht. - Sie sind hoch spezifisch hinsichtlich des Substrats, der Reaktion und der Wirkung **\ ** **Herabsetzen der Aktivierungsenergie** - Enzyme setzen die Aktivierungsenergie herab - Reaktion läuft dadurch schneller ab../../../../../Bildschirmfoto%202017-11-29%20um%2017.17.45.png **Umwandlung des Substrats in ein Produkt** - Substrat bindet an das aktive Zentrum - Reaktion zwischen Enzym und Substrat - Substrat wird in das Produkt umgewandelt - Produkt trennt sich vom Enzym - Enzym ist wieder frei und das nächste Substrat kann sich anlagern Jener Stoff, welcher mit Hilfe einer Enzymreaktion umgewandelt wird, heißt Substrat. Der Stoff, der dabei aus dem Substrat entsteht, ist das Produkt. Gib die Reaktionsgleichung mit den folgenden Begriffen an: Enzym, Enzym, Substrat, Enzym-Substrat-Komplex, Produkt +-----------------------------------------------------------------------+ | Lösung | | | | Enzym+Substrat [↔]{.math.inline} Enzym-Substrat-Komplex[→]{.math | |.inline}Enzym+Produkt | +-----------------------------------------------------------------------+ Enzymnamen bestehen meist aus 2 Teilen: Der erste Teil sagt häufig etwas über das Substrat aus. Der zweite Teil ist die Endung --ase. - Lipide spaltende Enzym der Bauchspeicheldrüse heißt: Lipidase - Produkt und Bezeichnung der Reaktion scheinen manchmal im Namen auf. Enzym, welches Citrat synthetisiert heißt: Citratsynthase **Substrat-, Reaktions- und Wirkungsspezifität** In den meisten Zellen laufen mehr als 1000 verschiedene Reaktionen ab. Daher muss das Enzym hoch spezifisch in Bezug auf das Substrat sein. **Substratspezifisch:** Meisten Enzyme reagieren nur mit einem ganz bestimmten Substrat. Die Form des Substrats passt genau in das aktive Zentrum des Enzyms, wie ein Schlüssel ins Schlüsselloch (Schlüssel-Schloss-Prinzip) **Reaktions- und Wirkungsspezifisch:** Enzyme lösen meist nur eine ganz bestimmte Reaktion und Wirkung aus z.B.: Amylase: ist für die Verdauung von Kohlenhydraten im Mund sowie im Darm beteiligt; beschleunigt die Spaltung von Stärke. **\ 2.3 Aktivität von Biokatalysatoren** Aktivität des Enzyms und somit die Geschwindigkeit mit der die chemischen Reaktionen ablaufen können, hängen von mehreren Faktoren ab: 1. **Temperatur:** - Säugetierenzyme zeigen bei 0°C so gut wie keine Aktivität - Erhöht sich die Temperatur auf über 10°C wird die Reaktion langsam beschleunigt - Bei Temperaturen zwischen 30°C und 45°C erreicht die Aktivität der meisten Enzyme ihr Maximum - Durch noch höhere Temperaturen wird jedoch die dreidimensionale Struktur der Biokatalysatoren verändert und ihre Aktivität nimmt ab 2. **pH-Wert:** 3. **Konzentration der Enzym-Moleküle und des Substrats**: 4. **Konzentration von Hilfsmolekülen** 5. **Hemmende Reaktionsprodukte und Substanzen:**