Enzyme sind Biokatalysatoren. Sie ermöglichen den Auf- und Abbau von Stoffen in den Zellen und spielen somit eine elementare Rolle in sämtlichen Stoffwechselprozessen.
Allgemein muss, damit eine chemische Reaktion stattfinden kann, eine bestimme Aktivierungsenergie (Energieschwelle) überwunden werden. Diese Aktivierungsenergie wird von den Enzymen, welche dann als Katalysator fungieren, gesenkt. Dadurch besitzen schon bei Körperwärme viele Teilchen die notwendige Energie um zu reagieren. Dabei gehen die Enzyme unverändert aus der Reaktion heraus.
Allgemein muss, damit eine chemische Reaktion stattfinden kann, eine bestimme Aktivierungsenergie (Energieschwelle) überwunden werden. Diese Aktivierungsenergie wird von den Enzymen, welche dann als Katalysator fungieren, gesenkt. Dadurch besitzen schon bei Körperwärme viele Teilchen die notwendige Energie um zu reagieren. Dabei gehen die Enzyme unverändert aus der Reaktion heraus.
Aufbau der Enzyme und Ablauf einer Enzymreaktion
Enzyme bestehen aus Proteinketten(Monomere oder Ogliomere). Zudem besitzen sie ein aktives oder katalytisches Zentrum, an welches das Substrat per Schlüssel-Schloss-Prinzip andockt.
Es gibt zwei Arten von Enzymen. Einmal reine Protein-Enzyme, die ausschließlich aus Protein bestehen. Ein Beispiel dafür ist das Verdauungsenzym Chymotrypsin.
Außerdem gibt es noch Holoenzyme, welche aus einem Proteinanteil (Apoenzym) und einem Kofaktor bestehen. Sind sie kovalent (Atombindung, die aufgrund elektrostatischer Anziehungskräfte zustande kommt) an das Apoenzym gebunden, nennt man sie prosthetische Gruppe.
Die Substrate (Edukte) werden im aktiven oder katalytischen Zentrum des Enzyms gebunden. Sie bilden mit dem Enzym einen Enzym-Substrat-Komplex. Nach der Reaktion liegen das/die Produkt/e sowie das unveränderte Enzym vor.
Eine Enzymreaktion kann wie folgt beschrieben werden:
E+S->[ES]->E+P
Es gibt zwei Arten von Enzymen. Einmal reine Protein-Enzyme, die ausschließlich aus Protein bestehen. Ein Beispiel dafür ist das Verdauungsenzym Chymotrypsin.
Außerdem gibt es noch Holoenzyme, welche aus einem Proteinanteil (Apoenzym) und einem Kofaktor bestehen. Sind sie kovalent (Atombindung, die aufgrund elektrostatischer Anziehungskräfte zustande kommt) an das Apoenzym gebunden, nennt man sie prosthetische Gruppe.
Die Substrate (Edukte) werden im aktiven oder katalytischen Zentrum des Enzyms gebunden. Sie bilden mit dem Enzym einen Enzym-Substrat-Komplex. Nach der Reaktion liegen das/die Produkt/e sowie das unveränderte Enzym vor.
Eine Enzymreaktion kann wie folgt beschrieben werden:
E+S->[ES]->E+P
Eigenschaften von Enzymen
Enzyme sind ubiquitär (überallvorkommend). Enzyme sind substratspezifisch, d. h. ein Enzym verarbeitet nur ein ganz bestimmtes Substrat nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.
Ferner sind Enzyme wirkungsspezifisch. Das bedeutet, sie können aus einem Substrat nur ein bestimmes Produkt erzeugen.
Enzyme kann man als Katalysatoren bezeichnen, da sie ihre Struktur bei der Substratumsetzung nur kurzzeitig verändern und nach der Reaktion wieder in ihren Ausgangszustand zurückkehren.
Enzyme verbrauchen bei der Katalyse Energie.
Enzyme arbeiten nur in einem bestimmen Temperaturbereich und bei einem bestimmen pH-Wert. :
Ihre Aktivität kann durch positive oder negative Effektoren beeinflusst werden. :
Ferner sind Enzyme wirkungsspezifisch. Das bedeutet, sie können aus einem Substrat nur ein bestimmes Produkt erzeugen.
Enzyme kann man als Katalysatoren bezeichnen, da sie ihre Struktur bei der Substratumsetzung nur kurzzeitig verändern und nach der Reaktion wieder in ihren Ausgangszustand zurückkehren.
Enzyme verbrauchen bei der Katalyse Energie.
Enzyme arbeiten nur in einem bestimmen Temperaturbereich und bei einem bestimmen pH-Wert. :
Ihre Aktivität kann durch positive oder negative Effektoren beeinflusst werden. :
Einteilung der Enzyme
- Oxidoreduktasen: sie katalysieren Oxidationen und Reduktionen chemischer Verbindungen. Es kommt dabei zur Übertragung von Sauerstoff, Wasserstoff oder Elektronen, die dem Substrat hinzugefügt oder entzogen werden. Beispiel: Luciferase-verantwortlich für das Leuchten von Glühwürmchen
- Transferasen: sie katalysieren die Übertragung chemischer Gruppen wie Amino- oder Phosphatgruppen. Beispielsweise wird bei der Bildung von Lactose in den Milchdrüsen der Säugetiere der Einfachzucker Galaxtose auf den Einfachzucker Glucose übertragen.
- Hydrolasen: sie katalysieren die Spaltung eines Substrats durch Hydrolyse (Verwendung von Wasser). Dabei wird für jede Spaltung ein Wassermolekül benötigt. Fast alle Verdauungsenzyme lassen sich dieser Enzymklasse zuordnen.
- Lyasen: sie katalysieren die Spaltung von chemischen Bindungen durch Addion von bestimmten Atomen an Doppelbindungen, wobei allerdings im Gegensatz zu den Hydrolasen keiner Wassermoleküle umgesetzt werden. Beispiel: Die Lyase Pyruvatdecarboxylase katalysiert die Abspaltung von Kohlenstoffdioxid bei der alkoholischen Gärung von Hefe.
- Isomerasen: sie katalysieren Umlagerungen von chemischen Gruppen innerhalb eines Moleküls. Beispielsweise wird beim Sehvorgang der Sehfarbstoff Retinal in den Fotorezeptoren der Netzhaut durch das Enzym Retinal-Isomerase regeneriert, sodass die Fotorezeptoren stets lichtempfindlich bleiben.
- Ligasen: sie katalysieren die Ausbildung neuer Bindungen und verknüpfen dadurch kleine Bausteine zu größeren Molekülen. Ligasen sind zum Beispiel bei der DNA-Replikation, sowie beim reparieren von DNA-Schäden beteiligt.