LernzettelEnzyme

Erklärung

Aufgabe, Grundprinzip

Enzyme haben im Wesentlichen die Aufgabe, Reaktionen innerhalb des Körpers zu Beschleunigen. Sie werden daher auch als Biokatalysatoren bezeichnet (Bio, weil Enzyme in Lebewesen vorkommen und Katalysator, da der Stoff eine chemische Reaktion beschleunigt). Indirekt können durch Enzyme bestimmte Vorgänge in ihrer Geschwindigkeit bzw. ein mögliches Aussetzen eines Vorgangs beeinflusst werden. Die grundlegende Funktionsweise eines Enzyms lässt sich anhand einer einfachen Formel erklären. Ziel ist, aus einem oder mehreren Ausgangsstoffen ein Endprodukt herzustellen. Das Enzym ist nur eine Reaktionshilfe und liegt nach der Reaktion unverändert vor.

Eigenschaften, Geschwindigkeit, Hemmung

Damit sichergestellt ist, dass ein Enzym immer exakt das gleiche macht, haben Enzyme 2 bestimmte Eigenschaften. Diese nennt man Substrat- und Wirkungsspezifität. Mit substratspezifisch ist gemeint, dass ein ein Enzym so aufgebaut ist, dass nur ein ganz bestimmter Stoff im Aktiven Zentrum (so nennt man generell die Bindungsstelle für den zu verarbeitenden Stoff) anbinden kann. Wirkungsspezifisch meint nun, dass eine Art Enzyme immer genau das gleiche macht. Hat ein Enzym zum Beispiel die Aufgabe ein Substrat zu spalten, so wird dieses Enzym nur für diese eine Aufgabe genutzt. Für andere Reaktionen mit dem gleichen Substrat gibt es dann wieder andere Enzyme.
Über die Enzyme kann der Körper indirekt die Geschwindigkeit eines Vorgangs steuern. In einem Vorgang kann maximal die Menge an Stoff verarbeitet werden, die bei den Enzymen als Produkt herauskommt. Je mehr ESK es gibt, umso höher ist die Anzahl an Produkten, die hergestellt werden kann. Um die ESK herzustellen wird das Substrat benötigt. Daher gilt, dass bei höherer Konzentration an Substrat auch die Reaktionsgeschwindigkeit steigt. Die maximale Reaktionsgeschwindigkeit v_max ist erreicht, wenn alle Enzyme in einem ESK verbaut sind. Dann kann auch durch ein Erhöhen der Substratkonzentration keine höhere Reaktionsgeschwindigkeit erreicht werden. Denn ohne das Enzym läuf nix.
Die Reaktionsgeschwindigkeit kann sich auch durch das Freisetzen von Inhibitoren verlangsamen. Der Inhibitor setzt sich in das aktive Zentrum des Enzyms. Dadurch kann das Substrat nicht mehr am Enzym binden und es kann kein ESK hergestellt werden. Somit kann auch kein Produkt entstehen. Diese Art der Hemmung nennt man kompetitive Hemmung. Setzt sich der Giftstoff an einer anderen Stelle an das Enzym spricht man von nicht-kompetitiver Hemmung. Hier wird durch das Einbinden das Giftstoffs in das Enzym die gesamte Struktur des Enzyms und somit auch das aktive Zentrum verändert. Durch die veränderte Bindungsstelle kann das Substrat nicht mehr an das Enzym binden und es entsteht kein ESK. Eine irreversible Hemmung ändert den Aufbau des Enzyms, sodass das aktive Zentrum nie wieder mit Substrat reagieren kann. Das Enzym ist unbrauchbar, da es keine ESK mehr ausbilden kann.

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