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Abhängigkeit der Enzymwirkung
Enzyme können nur dann gut arbeiten, wenn ihr Milieu die passenden Bedingungen bietet.
Einige Faktoren spielen dabei hinein, unter anderem die Temperatur, der pH-Wert und die
Salzkonzentration. Natürlich ist die Reaktionsgeschwindigkeit aber auch von der Substrat- und
Enzymkonzentration abhängig.
Alle Reaktionen, die von Enzymen katalysiert werden, sind temperaturabhängig. Zwar gilt die
RGT-Regel, doch da Enzyme komplexe Proteine sind, bewirkt eine Erhöhung der Temperatur
nicht nur eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit, sondern auch eine
Konformationsänderung.
Ab 70°C denaturieren Enzyme irreversibel.
Ab 40°C (beim Menschen) verändern sich Enzyme aber bereits so weit, dass sie Reaktionen
nicht mehr ordnungsgemäß katalysieren können. Deshalb liegt kurz davor das menschliche Te
mperatur-Optimum
. Bei anderen Lebewesen können diese Temperaturgrenzen aber weit höher oder tiefer liegen.
Vögel beispielsweise haben mit 40°C ihre normale Körpertemperatur.
{slide=Archaeen in der Sauna}
Sogenannte Archaebakterien leben in heißen Quellen, Salzseen oder Thermalquellen in der
Tiefsee. Zwar heißen sie Bakterien, sind mit diesen aber nicht näher verwandt. Sie weißen auch
völlig andere oder zumindest veränderte Enzyme auf, welche ihnen das Leben mit solch
extremen Umweltbedingungen ermöglichen. Die innermolekularen Verbindungen sind
beispielsweise viel häufiger, so dass eine Denaturierung erst bei höheren Temperaturen
möglich ist.{/slide}
Die Struktur des Enzyms kann auch vom pH-Wert des Umgebungsmilieus verändert werden.
Manche Aminosäurereste in Proteinen reagieren als schwache
Säuren oder Basen
, die je nach pH-Wert der Umgebung eine
andere Ladung annehmen
. Das hat zur Folge, dass Enzyme immer ihrem Umgebungsmilieu angepasst sind. Verändert
sich der pH-Wert, z.B. durch die Aufnahme von zu viel Säure (z.B. durch Obst), können die
Verdauungsenzyme nicht mehr so effektiv arbeiten. Es gibt also nicht nur ein
Temperatur-Optimum, sondern auch
ein pH-Optimum
.
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Abhängigkeit der Enzymwirkung
Ohne
Frage
ist
die
Substratkonzentration
ebenfalls
von
großer
Bedeutung.
Wie
unter
r und
Wirkungsweise
Struktu
schon
und
Substrat
beschrieben,
nur
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können
Zufall
zueinander
Enzyme
bei
finden.
möglichst
vielen
Substraten
arbeiten,
da
Enzym
Je
höher
die
Substratkonzentration,
desto
eher
treffen
sich
Enzym
und
Substrat.
Die
zwei
Forscher
Leonor
Michaelis
und
Maud
Menten
(deshab
Reaktionsgeschwindigkeit
K
mit
Hilfe
von
Enzymen
unter
Abhängigkeit
erforschten
der
die
Substratkonzentration
Substratkonzentration,
wird).
Sie
fanden
heraus,
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dass
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Reaktionsgeschwindigkeit
,Erhöhung
als
erreicht
Schwellenwert
gibt,
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bei
dem
verbinden
trotz
Erhöhung
müssen,
erzielt
der
sind
Substratkonzentration
werden
irgendwann
kann.
die
Substrate
keine
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mit
der
den
alle
aktiven
Zentren
besetzt
und
aktive
schneller
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kann
vonstatten
die
Reaktionsgeschwindigkeit
gehen.
dann
nur
noch
noch
mit
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Enzymen
(mehr
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Enzyme
arbeiten
unterschiedlich
schnell,
Wechselzahl.
umgesetzt
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Wechselzahlen
werden
Sie
gibt
kann,
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Anzahl
(maximale
mehr
an
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Geschwindigkeit)
genügend
man
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bezeichnet
Substrate
die
einiger
von
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das
Enzyme:
das
Enzym
Maß
sind.
in
für
der
Beispiele
diese
Sekunde
Werte
für
Enyzm
Wechselzahl
(s-1)
Carboanhydrase
600
000
Lactatdehydrogenase
1 Da
DNA-Polymerase
15
Lysozym
0,5
2/2