Enzyme - Skript 22.11-30.11 PDF

Skript_14.11. – Enzyme, Teil I ENZYME Funktion: Enzyme ermöglichen den Ablauf unserer Lebensprozesse. In unserem Körper üben Enzyme eine Vielzahl von Funktionen aus und beschleunigen den Ablauf von Stoffwechselreaktionen. Daher werden Enzyme auch als Biokatalysatoren bezeichnet. Einordnung: Enzym...

Skript_14.11. – Enzyme, Teil I ENZYME Funktion: Enzyme ermöglichen den Ablauf unserer Lebensprozesse. In unserem Körper üben Enzyme eine Vielzahl von Funktionen aus und beschleunigen den Ablauf von Stoffwechselreaktionen. Daher werden Enzyme auch als Biokatalysatoren bezeichnet. Einordnung: Enzyme zählen zur Stoffgruppe der Proteine (Eiweiße). Proteine kommen in den Zellen aller Lebewesen vor. Sie bestehen aus einer einzelnen oder aus mehreren miteinander verknüpften Aminosäureketten. Funktionsmechanismus: Katalysatoren/ Enzyme beeinflussen die Geschwindigkeit einer Reaktion, indem sie die Aktivierungsenergie der zu reagierenden Teilchen herabsetzen (Abb. 1). Als Aktivierungsenergie bezeichnet man die Energie, die eingesetzt werden muss, um einen energetisch höhergelegenen Übergangszustand zu erreichen, damit überhaupt eine Reaktion stattfindet. Um die Aktivierungsenergie herabzusetzen, bindet ein Enzym ein Molekül, das sogenannte Substrat, an sich. Die „Andockstelle“ wird als aktives Zentrum bezeichnet. Zusammen bilden Enzym und Substrat den Enzym-Substrat-Komplex. Im aktiven Zentrum werden Substratmoleküle gespalten oder miteinander verknüpft. Infolgedessen entstehen ein oder mehrere Produkte. Besonderheiten: Enzyme sind substratspezifisch. Das bedeutet, dass nur ein bestimmtes Substrat im aktiven Zentrum gebunden werden kann. Enzym und Substrat passen zusammen, wie der Schlüssel zu einem Schloss. Man spricht daher vom Schlüssel-Schloss-Prinzip. Modifiziertes Modell: induced fit-Modell (Enzym und Substrat passen wie Hand und Handschuh zueinander) Enzyme sind wirkungsspezifisch. Das bedeutet, dass Substrate immer auf die gleiche Weise zu den gleichen Produkten umgesetzt werden. Nach der Umsetzung trennen sich Enzym und Produkt(e) wieder voneinander. Das Enzym wird bei der Umsetzung nicht verbraucht und steht unverändert weiteren Reaktionen zur Verfügung. Die Energie des Substrates und des Produktes wird durch das Enzym nicht beeinflusst. Wichtige Enzyme: Amylase o Spaltet Stärke in Zucker o Vorkommen: Speichel (α-Amylase), Bauchspeicheldrüse, Dünndarm DNA-Polymerase o Synthetisiert DNA-Stränge während der Replikation o Vorkommen: Zellkern während der DNA-Replikation Katalase o Zerlegt Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff o Vorkommen: Peroxisomen in Zellen Lipase o Spaltet Fette in Fettsäuren und Glycerin o Vorkommen: Bauchspeicheldrüse, Dünndarm, Magen Protease o Baut Proteine zu Aminosäuren ab o Vorkommen: Magen (Pepsin), Bauchspeicheldrüse, Dünndarm RNA-Polymerase  o Synthetisiert RNA während der Transkription o Vorkommen: Zellkern während der RNA-Synthese Helicase o Entwindet die DNA-Doppelhelix während der Replikation o Vorkommen: Zellkern während der DNA-Replikation Ligase o Verknüpft DNA-Fragmente o Vorkommen: Zellkern während der DNA-Reparatur ATPase o Spaltet ATP zu ADP und Phosphat o Vorkommen: Zellen, insbesondere Mitochondrien Trypsin o Verdaut Proteine im Dünndarm o Vorkommen: Bauchspeicheldrüse, Dünndarm 1. Von welchen Parametern hängt die Reaktionsgeschwindigkeit ab? ◼ Enzymkonzentration ◼ Substratkonzentration 2. Wie lässt sich abschätzen, wie bindungsaffin das Enzym zum Substrat ist? Nützliche Links: https://studyflix.de/biologie/michaelis-menten-konstante-2634 3. Durch welche Parameter lassen sich die Enzymaktivität bestimmen? Nützlicher Link: https://www.youtube.com/watch?v=f1WbEFqs6bg ➔ RGT-Regel ◼ Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel ◼ Mit erhöhter Temperatur→ erhöhte Enzymaktivität (da erhöhte Teilchenbewegung, Wahrscheinlichkeit, dass Substrat auf ein Enzym stößt, ist hoch) ◼ Temperaturoptimum = dort ist Enzymaktivität maximal (= maximale Reaktionsgeschwindigkeit) ◼ Bei zu hoher Temperatur: Denaturierung der Enzyme, da diese aus Eiweiß bestehen → Enzym geht kaputt und steht nicht mehr zur Verfügung → Reaktionsgeschwindigkeit nimmt ab ➔ Enzymaktivität hängt vom pH-Wert ab : ◼ pH-Optimum kann für unterschiedliche Enzyme unterschiedlich sein, je nachdem wo die Enzyme z.B. Ihre Wirkung entfalten sollen ◼ Pepsin: Enzym, welches im Magen vorkommt ◼ Amylase: Enzym, was z.B. im Mund vorkommt ◼ Trypsin: Enzym, z.B. in der Buchspeicheldrüse vorkommend und im Darm wirksam