Inhaltsverzeichnis - Wiley-VCH

Hans Bisswanger: Enzyme — 2015/6/23 — page V — le-tex
V
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
XI
Zusatzmaterial: Power-Point Animationen
Abkürzungen
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.6.1
2.6.2
2.6.3
2.6.4
2.6.5
2.6.6
2.6.7
2.6.8
2.6.9
2.6.10
2.6.11
2.6.12
2.7
XIII
XV
1
Historische Entwicklung und Bedeutung der Enzyme, ein Überblick 1
Wie sind Enzyme entstanden? 4
Ribozyme 5
Weiterführende Literatur über Enzyme 7
Literatur 8
Einleitung
13
Primärstruktur 13
Sekundärstruktur 15
Tertiärstruktur 18
Quartärstruktur 21
Verlauf der Proteinfaltung 25
Katalytisches Zentrum und Coenzyme
Biotin 29
Liponsäure 30
Thiamindiphosphat 32
Coenzym A 33
Pyridoxalphosphat 33
Tetrahydrofolat 34
Cobalamin 35
Nicotinamid-Coenzyme 37
Flavin-Coenzyme 38
Coenzym Q 39
Porphyrin-Coenzyme 39
Metallionen als Cofaktoren 42
Literatur 45
Struktur der Enzyme
27
Hans Bisswanger: Enzyme — 2015/6/23 — page VI — le-tex
VI
Inhaltsverzeichnis
47
3
Enzymklassen, Enzymnomenklatur
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
Klasse 1: Oxidoreduktasen 48
Klasse 2: Transferasen 55
Klasse 3: Hydrolasen 66
Klasse 4: Lyasen 72
Klasse 5: Isomerasen 75
Klasse 6: Ligasen 77
Literatur 79
4
Allgemeine Eigenschaften von Enzymen, Enzymtests 81
Woran erkennt man ein Enzym? 81
Wie werden Enzyme getestet und was ist dabei zu
berücksichtigen? 81
pH-Abhängigkeit der Enzymaktivität 83
Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität 84
Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Ionenstärke 88
Allgemeine Regeln für Enzymtests 89
Aufbewahrung von Enzymen 91
Sicherheitsvorkehrungen beim Arbeiten mit Enzymen 92
Vorgehensweise beim Enzymtest 92
Auswertung von Enzymtests, Enzymeinheiten 95
Wie bestimmt man die Umsatzgeschwindigkeit von Enzymen? 97
Vom Einzelnachweis zum Massentest 98
Aspekte für Einfach- und Mehrfachtests 98
Tests auf Mikrotiterplatten 99
Microarray-Verfahren 100
Statistische Behandlung von Daten aus Enzymuntersuchungen 101
Literatur 105
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.12.1
4.12.2
4.12.3
4.13
4.14
5
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.4
107
Optische Methoden 107
Absorptionsfotometrie 107
Fluoreszenzspektroskopie 117
Polarisationsspektrokopie, optische Rotationsdispersion,
Circulardichroismus 123
Elektrochemische Methoden 124
pH-Bestimmung, Glaselektrode 124
pH-Stat 126
Methoden zur Messung schneller Reaktionen 126
Flussmethoden 126
Relaxationsmethoden 129
Literatur 132
Methoden für Enzymuntersuchungen
Hans Bisswanger: Enzyme — 2015/6/23 — page VII — le-tex
Inhaltsverzeichnis
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.6.1
6.6.2
6.6.3
6.6.4
6.6.5
6.7
6.8
7
7.1
7.2
7.3
7.4
7.4.1
7.4.2
7.4.3
7.5
8
8.1
8.1.1
8.1.2
8.1.3
8.2
8.2.1
8.2.2
8.2.3
8.2.4
8.3
8.4
9
9.1
9.2
9.2.1
9.2.2
Enzymisolierung 135
Wie gewinnt man Enzyme? 135
Wie reinigt man Enzyme? 137
Fällungsmethoden 140
Ultrafiltration und Dialyse 141
Zentrifugation 142
Säulenchromatografische Methoden 144
Ionenaustauschchromatografie 145
Gelfiltration 147
Adsorptionschromatografie 148
Hydrophobe Chromatografie 149
Affinitätschromatografie 149
Elektrophoretische Methoden 150
Literatur 152
Ligandenbindung 155
Wie findet das Substrat sein Enzym? 155
Worauf beruht die Stärke einer Bindung und wie kann man sie
quantifizieren? 160
Formulierung der Bindungsgleichung 162
Wie misst man die Ligandenbindung? 168
Gleichgewichtsdialyse 168
Ultrafiltration und Ultrazentrifugation 170
Oberflächen-Plasmon-Resonanz 171
Literatur 172
173
Reaktionsordnung 173
Reaktionen erster Ordnung 173
Reaktionen zweiter Ordnung 175
Reaktionen nullter Ordnung 176
Michaelis-Menten-Gleichung 177
Theorie der Michaelis-Menten-Gleichung 177
Anwendung der Michaelis-Menten-Gleichung 182
Auswertung enzymkinetischer Daten 186
Ein Schritt zurück – wie bestimmt man die
Reaktionsgeschwindigkeit? 189
Rückreaktion 193
Literatur 196
Kinetische Behandlung von Enzymreaktionen
Enzymhemmung 199
Kategorien der Enzymhemmung 199
Reversible Enzymhemmung 201
Kompetitive Hemmung 201
Nicht-kompetitive Hemmung 207
VII
Hans Bisswanger: Enzyme — 2015/6/23 — page VIII — le-tex
VIII
Inhaltsverzeichnis
9.2.3
9.2.4
9.3
Unkompetitive Hemmung, Substrathemmung
Andere Hemmarten 218
Literatur 221
10
Mehrsubstratreaktionen 223
Darstellungsweise von Mehrsubstratreaktionen 223
Die verschiedenen Mechanismen der Mehrsubstratreaktionen 225
Analyse von Mehrsubstratreaktionen 227
Literatur 231
10.1
10.2
10.3
10.4
11
11.1
11.2
11.3
11.4
11.5
213
Allosterische Enzyme 233
Grundlagen der Kooperativität 233
Symmetrie-Modell und allgemeine Betrachtungen zu allosterischen
Enzymen 235
Sequenz-Modell und negative Kooperativität 243
Kinetische Kooperativität, das Slow-Transition-Modell 246
Literatur 248
12
Passgerechte Enzyme: Immobilisierung, Enzymreaktoren und künstliche
Enzyme 251
12.1
12.1.1
12.1.2
12.1.3
12.1.4
12.1.5
12.1.6
12.2
12.2.1
12.2.2
12.3
12.3.1
12.3.2
12.4
Immobilisierung von Enzymen 251
Allgemeine Aspekte der Immobilisierung 251
Nicht-kovalente Fixierung 253
Kovalente Fixierung 253
Quervernetzung 254
Mikroverkapselung 255
Entrapment 255
Enzymreaktoren 256
Rührkesselreaktoren 257
Festbettreaktoren 258
Künstliche Enzyme 258
Katalytische Antikörper 260
Synzyme 261
Literatur 262
13
Enzyme im praktischen Gebrauch 265
Enzyme in der Industrie 265
Allgemeine Aspekte 265
Proteinspaltende Enzyme 267
Enzyme des Kohlenhydratstoffwechsels 269
Oxidierende Enzyme 271
Lipasen 272
Aminosäuresynthesen 273
Weitere Enzyme in industrieller Anwendung 273
13.1
13.1.1
13.1.2
13.1.3
13.1.4
13.1.5
13.1.6
13.1.7
Hans Bisswanger: Enzyme — 2015/6/23 — page IX — le-tex
Inhaltsverzeichnis
13.2
13.3
Enzyme in Medizin und Therapie 274
Literatur 278
14
Ausblick
14.1
Literatur
281
282
Sachverzeichnis
283
IX
Hans Bisswanger: Enzyme — 2015/6/23 — page X — le-tex