Die Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig vom pH-Wert und nimmt
außerdem mit der Konzentration des Enzyms zu, allerdings nur bis zu einem
bestimmten Maximalwert (Schwellenwert). Der Grund für die
pH-Abhängigkeit des Enzyms besteht darin, dass durch eine Veränderung
des pH-Wertes auch die Ladungsmuster, die zusammen mit der Primär-,
Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur die Eigenschaften des Enzyms
bestimmen, verändert werden, was zu einer
Reaktionsfähigkeitsänderung führt.
Proteinmoleküle (also auch Enzyme) haben eine bestimmte räumliche
Gestalt, die Kette ist in bestimmter Weise "gefaltet". Diese Art der Faltung ist
durch die Aminosäuresequenz festgelegt. Sie ist eine Folge bindender
Kräfte zwischen verschiedenen Abschnitten der Peptidkette.
Die Reihenfolge der Aminosäuren in einer Polypeptidkette heißt
Primärstruktur oder Aminosäurensequenz. Die Aminosäure besitzt
ein Ende mit freier Aminogruppe und ein Ende mit freier Carboxylgruppe, das
Polypeptid hat also eine Richtung. Diese Primärstruktur ist für die
räumliche Struktur ausschlaggebend.
Wenn man die räumliche Gesamtstruktur von Peptidbindungen zueinander
betrachtet, können nur wenige Stellungen der Peptidbindungsebenen
zueinander eine stabile Struktur ergeben. Die Polypeptide verbinden sich in
verschiedenen Ebenen zu schraubenförmig angeordneten Helixstrukturen
oder auch zu Faltblattstrukturen. Diese sind durch
Wasserstoffbrücken stabil. Solche Strukturen bezeichnet man als
Sekundärstruktur der Polypeptidkette.
Durch weitere chemische Wechselwirkungen bekommt die Polypeptidkette eine
spezifische Raumgestalt - die Tertiärstruktur des
Proteins.
Die letzte Struktur ist die Quartärstruktur, die durch
Wechselwirkung zwischen mehreren Polypeptidketten eines Proteinmoleküls
entstehen kann.
Durch manche Stoffe, die eine strukturelle Ähnlichkeit zum Substrat
haben, kann eine Hemmung der Reaktion hervorgerufen werden, indem diese Stoffe
mit den eigentl. Substraten konkurrieren, und so den Substratabbau behindern,
wobei Schwermetalle aus dem gleichen Grund sehr gefährlich für den
Organismus sein können, die Schwermetallionen binden sich an das Enzym und
"schalten es aus", es ist blockiert, wobei die ganze Reaktionskette (falls das
Enzym ein Teil davon ist/war) evtl. nicht mehr ablaufen kann und der Organismus
schwer geschädigt werden kann. Bei manchen Enzymen ist durch
Effektoren eine genaue Steuerung möglich, indem die Effektoren an
bestimmte Stellen (allosterisches Zentrum) des Enzyms "andocken" (nicht
im aktiven Zentrum!), und die Gestalt des Enzyms verändern (auch die des
akt. Zentrums).
Die offizielle Einheit für die Enzym-Aktivität ist das
Katal (kat): Die Menge Enzyme, die gebraucht wird, um in 1 Sekunde 1 Mol
Substrat umzusetzen; außerdem gibt es noch die Einheit
1Enzymeinheit = 1Unit(U):Die Menge Enzyme, die 1µmol Substrat
pro Min. umsetzt.
Als Wechselzahl bezeichnet man die Anzahl der pro Min. von einem
Enzymmolekül umgesetzten Substratmoleküle, gängige Werte liegen
bei ca. 100 000.
Viele Stoffwechselanomalien werden durch den
genetisch bedingten (erblichen) Funktionsausfall bestimmter Enzyme
hervorgerufen, wobei die Fehlfunktion oder der Ausfall eines Enzyms dazu
führen kann, dass eine ganze Stoffwechselkette blockiert ist.
(Albinismus...)
In der Technik werden ebenfalls Enzyme eingesetzt, z.B. in der
Arzneimittelherstellung, in der Lebensmittelverarbeitung, zur
Prozeßkontrolle... (Enzyme sind auch außerhalb lebender Organismen
funktionsfähig, wenn die Bedingungen stimmen: pH-Wert,
Temperatur...)
Enzyme werden mit der Endung -ase gekennzeichnet, allerdings sind
auch noch alte (Trivial-) Namen im Gebrauch, vor allem bei schon lange bekannten
Enzymen. (Endung meistens -in, z.B. Pepsin (Magen), Ptyalin
(Speichel))
Ein Grund, warum die meisten Lebewesen bei zu hoher Temperatur nicht
existieren können, besteht darin, dass bei etwa 60°C Eiweiße
zerstört werden (normale Arbeitstemp.: unter 50°C), und da Enzyme zum
einen Eiweiße und zum anderen lebensnotwendig sind, wären höhere
Temperaturen fatal / letal.
Quellen:
- Pschyrembel (257. Auflage)
- Brockhaus
- Linder Biologie (19. Auflage)
- Ein mehrbändiges Chemie- und ein ebenfalls mehrbändiges
Biologielexikon aus der
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