Biochemie

Bei Enzymen ist nicht nur das aktive Zentrum, die Bindungsstelle, sondern das ganze
Protein beteiligt. Neben der Form („Schlüssel-Schloss-Prinzip“) spielt die Chemie
(Dipole, freie Elektronenpaare, Komplexbindungen, H-Brücken, van der Waals-
Bindungen) eine ebenso grosse Rolle – insbesondere beim Andocken und der
Reaktion!!!
Die Enzymwirkung wird heute mit 2 Modellen beschrieben, die sich auf den ersten Blick
nicht sehr stark unterscheiden, aber in der molekularen Dynamik von unterschiedlichen
Annahmen ausgehen:
+
+
Enzym + Substrat Enzym - Substrat - Komplex
Abbildung 102: Oben: "Schlüssel-Schloss"-Modell; Unten: „Induced Fit“-Modell 70
Der wesentliche Unterschied der beiden Modelle besteht darin, dass beim Induced-Fit
Modell von Koshland mit statischen Molekülmodellen keine korrekte Vorhersage der
möglichen Substrate möglich ist. Das ist damit begründet, dass das Substrat nach
diesem Modell das Enzym-Protein selbst verformt, bis es gebunden und dann umgewandelt
werden kann.
Wie beim Händeschütteln genügt es nicht, dass die Moleküle in der komplementären
Gestalt rechter oder linker Hände vorliegen. Denn auch Hände greifen nur dann
vollständig ineinander, wenn sie sich umschliessen. Die Formen zweier Dipeptide
passen sich zum Beispiel bei ihrem molekularen Händedruck dynamisch aneinander
an. Dabei induzieren die Moleküle wechselseitig eine Änderung ihrer Konformation.
2.3.3 Messung der Enzymaktivität
Wenn ein Enzym zusammen mit seinem Substrat 71 unter konstanten Bedingungen in
bezug auf Temperatur und pH inkubiert wird, kann der Umfang der ablaufenden
chemischen Veränderung durch geeignete analytische Methoden gemessen werden.
Angenommen, das Substrat sei ein nicht reduzierender Zucker, Rohrzucker, und das
Enzym sei Hefesaccharase, ein hydrolysierendes Enzym, das Ergebnis der Hydrolyse
sind Glucose und Fructose.
Beide haben reduzierende Eigenschaften; den Ablauf der Reaktion kann man dadurch
bestimmen, dass man den Umsatz misst, indem man aus der Reaktionsmischung in
bestimmten Zeitabständen Proben entnimmt oder kontinuierlich misst. Zeichnet man
den Umsatz gegen die Zeit auf, erhält man eine Verlaufskurve der Reaktion. In den
meisten Fällen hat die Kurve eine Form wie in der folgenden Abbildung.
70 Enzyme, Römpp Lexikon Chemie – Version 2.0, Stuttgart/New York: Georg Thieme Verlag 1999
71 Die Substanz, auf welche die katalytische Wirkung ausgeübt wird.
Chemie, 6sm
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