Biologie: Enzyme
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Enzyme sind Eiweißmoleküle, die als Katalysatoren chemische Reaktionen beschleunigen. Enzyme sind für den Stoffwechsel unverzichtbar. Für verschiedene Ausgangsstoffe (Substrate) und verschiedene chemische Reaktionen gibt es verschiedene Enzyme.
Enzyme befinden sich in allen Zellen des Körpers, viele von ihnen sind spezifisch für ein Organsystem. Da sich die Enzyme in den Zellen befinden (bzw. dort zumindest produziert werden), treten sie bei Zellschäden in das Blut über. Dort kann man dann erhöhte Enzymspiegel messen.
Durch Hemmung bzw. Verstärkung der Enzymaktivität kann man aktiv in den Stoffwechsel eingreifen. Andererseits können auch auf Grund von genetischen Enzymdefekten verschiedene Krankheiten auftreten. Bei Enzymbestimmungen misst man nicht die Menge der Enzyme, sondern deren Aktivität. Ausschlaggebend für das Maß ist, wie viel "Umsatz" einer bestimmte Menge eines Enzyms schafft.
Eine Art der Enzymregulation erfolgt z. B. über die allosterische Regulation. Bei dieser selektiven Hemmung und Aktivierung von Enzymen durch Liganden ist ein wichtiger Mechanismus der Stoffwechselkontrolle. Dabei besteht zwischen den verschiedenen Untereinheiten eines allosterischen Enzyms eine Wechselwirkung. Jede dieser Untereinheiten hat ihr eigenes allosterisches Zentrum.Heftet sich also ein allosterisches Hemmstoffmolekül an das allosterische Zentrum einer Untereinheit überträgt sich die dadurch entstandene Konformationsänderung auch auf alle anderen Untereinheiten. Bei dieser Konformationsänderung verändert sich auch die Form des aktiven Zentrums. Nun funktioniert das Schlüssel-Schlossprinzip zwischen Enzym und Substrat nicht mehr. Da das Enzym das Substrat nun nicht ans aktive Zentrum binden kann, kann dieses auch nicht katalysiert werden.
Die immer noch gebräuchlichen alten Maßeinheiten sind die Internationalen Einheiten (I.E.) bzw. die Units (U). Sie bezeichnen die Menge eines Enzyms, die pro Minute ein µmol eines Substrates in einer chemischen Reaktion umwandelt.
Die neue SI-Einheit ist katal (Abkürzung: kat) und bezeichnet diejenige Enzymmenge, die die Umwandlung von 1 Mol Substrat pro Sekunde katalysiert.
1 kat = 60 · 106 U; 1 U = 16,67 nkat; 1U = 1 I.E.
Bis jetzt wird die neue SI-Einheit (Einheit des Système international d’unité) in der Praxis sehr selten verwendet.
Die Enzymaktivität nimmt bei Aufbewahrung des Blutserums ab. Im Kühlschrank ist sie am geringsten, bei Raumtemperatur höher. Eingefrorene Blutproben behalten ihre Enzymaktivität. Diese nimmt jedoch nach dem Auftauen ab. So nimmt z. B. die Aktivität von GPT in sieben Tagen, bei Raumtemperatur gelagert, um etwa 40 Prozent ab.
[Bearbeiten] Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur
Die Aktivität bzw. Reaktionsgeschwindigkeit der Enzyme hängt von der Temperatur ab. Im Fall von menschlichen Enzymen liegt dieses Optimum in der Regel bei ca. 37 °C. Temperaturen unterhalb oder oberhalb dieses Optimums, würden die dreidimensionale Gestalt der Polypeptidkette beeinträchtigen und beispielsweise zu einer Denaturierung der Enzyme führen. Bis zu einem Punkt nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit der Enzyme mit der Temperatur zu, fällt aber ab ca. 40 °C ab -> Denaturierung Es gibt allerdings Bakterien, die z. B. in heißen Quellen leben, deren Enzyme ein Temperaturoptimum von 70 °C oder mehr besitzen.
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