3-Seminar-Enzyme - wilmnet.de

3. Biochemie Seminar
Einteilung der Enzyme bzgl. Funktion unter Berücksichtigung der Coenzyme:
Allgemeine Definitionen:
- Enzyme:
o biologische Katalysatoren, d.h. können eine Reaktion unter z.B. milden
Temperaturen und neutralem pH-Wert ermöglichen
o haben im Vergleich mit chemischen Katalysatoren:
höhere Reaktionsgeschwindigkeiten
größere Spezifität
o meistens Proteine, Ausnahme: Ribozyme (kleine RNA-Moleküle)
o beeinflussen nicht das Reaktionsgleichgewicht
o beschleunigen Reaktionen um 10 8 - 10 20
o setzen Aktivierungsenergie herab
o das aktive Zentrum:
der Bereich des Enzyms an dem die Bindung des zu katalysierenden
Substrates stattfindet
- Coenzyme und Cofaktoren:
o niedermolekulare nichtproteinartige Substanzen
o sie werden vorübergehend oder dauerhaft an das aktive Zentrum des Enzyms
gebunden
o somit wird eine bessere Substratspezifität ermöglicht und somit die
Umwandlung zum Reaktionsprodukt beschleunigt
o Bsp.: Metallionen sind typische Cofaktoren
o Beispiele für Coenzyme finden sich im Anhang bzw. in den Vorlesungsfolien.
- Apoenzym: Enzyme ohne entsprechende Coenzyme
- Holoenzyme: Enzyme und Coenzyme zusammen
- Isoenzyme: katalysieren die gleiche Reaktion sind aber strukturell unterschiedlich
- prosthetische Gruppe: Apoenzym und Coenzym sind covalent (=dauerhaft) gebunden
- Cosubstrate: Coenzyme, die bei der Katalyse strukturell verändert werden und in
modifizierter Form freigesetzt werden
- Anmerkung:
o Viele Coenzyme leiten sich von Vitaminen ab und können somit im Körper
nicht synthetisiert werden
o Coenzyme, die selbst hergestellt werden können, leiten sich meistens von
Purin- oder Pyrimidinnucleotiden ab
Substratspezifität:
- Enzyme weisen Substratbindungsstellen auf („aktive Zentren“)
o Geometrische Komplementarität Formen ergänzen sich
o Elektronische Komplementarität Interaktion über nicht-kovalente
Bindungen
Van-der-Waals-Kräfte
Hydrophobe Wechselwirkungen
Elektrostatische Kräfte
Wasserstoffbrückenbindungen
- Bindung erfolgt entweder nach dem Schlüssel-Schloß-Prinzip oder die Bindungsstelle
bildet sich erst bei Anwesenheit des Enzymes aus („induced fit“)
- Stereospezifität ist gegeben, d.h. das Enzym unterscheidet zwischen chiralen Proteinen
- geometrische Spezifität:
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o Spaltung an bestimmten Amminosäuren
o Spaltung bestimmter Bindungstypen
o Katalyse an bestimmten Gruppen
Enzymnomenklatur:
- früher:
o umgesetztes Substrat plus –ase Enzymname
- heute:
o häufig Verwendung der Trivialnamen nach dem o.g. Muster
o gemäß internationaler Nomenklatur (am Beispiel der Hexokinase):
1. Namensteil ist das Substrat (ATP)
2. Namensteil spezifiziert den Typ der katalysierten Reaktion (D-
Hexose-6-Phosphotransfer)
3. Namensteil ist die Endung –ase
somit ist der systematische Name der Hexokinase: ATP: D-6-Hexose-6-
Phosphotransferase
o jedes Enzym erhält eine EnzymeCommission-Nummer aus 4 Ziffern
die erste Ziffer ist einer der Hauptgruppe zuzuordnen
die zweite und dritte beziehen sich auf chemische Einzelheiten
die vierte Ziffer ist durchlaufend
o Hauptgruppen:
1. Hauptgruppe: Oxidoreduktasen
• katalysieren Redoxreaktionen
2. Hauptgruppe: Transferasen
• katalysieren den Transport einer funktionellen Gruppe zwischen
zwei Substraten
3. Hauptgruppe Hydrolasen
• katalysieren die hydrolytische Spaltung covalenter Bindungen
4. Hauptgruppe: Lyasen
• katalysieren die nicht-hydrolytische (und nicht-oxidative)
Spaltung bzw. Ausbildung von covalenten Bindungen
5. Hauptgruppe: Isomerasen
• katalysieren die Umwandlung isomerer Formen von Substraten
ineinander
6. Hauptgruppe: Ligasen
• katalysieren die Knüpfung covalenter Bindungen
Grafik siehe Anhang bzw. Vorlesungsfolien
Mechanismen der Enzymkatalyse:
- Enzyme nutzen verschiedene Katalysestrukturen.
- es werden drei grundsätzliche Prinzipien unterschieden
o allgemeine Säure-Basen-Katalyse
ein Proton wird im Übergangszustand der Reaktion übertragen
eine funktionelle Gruppe im aktiven Zentrum wirkt als Protonendonor
oder –akzeptor
besondere Bedeutung hat Histidin
• es kann bei physiologischem pH sowohl als Broensted-Säure
(protonierte Form) als auch als Broensted-Base (deprotonierte
Form) vorliegen
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o covalente Katalyse
Voraussetzung ist das Vorkommen von nucleophilen (negativ
geladenen) reaktiven Gruppen im aktiven Zentrum, die mit
elektrophilen (positiv geladenen) Gruppen der Substrate
vorrübergehend covalente Bindungen eingehen können
es entsteht somit übergangsweise ein covalent gebundenes Intermediat,
welches besonders reaktionsfähig ist und schnell unter Bildung des
Produktes umgesetzt wird
o Metallionen-vermittelte Katalyse
Metallionen sind Cofaktoren vieler Enzyme, da sie
• eine optimale Substratkonformation erzielen (durch die Bildung
eines Metallion-Substrat-Komplexes)
• durch reversible Änderungen ihres Oxidationszustandes an
Redoxreaktionen teilnehmen können
• Ladungen stabilisieren und die Reaktionsfähigkeit durch
Polarisierung erhöhen können
o man kann die Katalysemechanismen auch kombinieren
• Bsp.: Serinproteasen (Hemmung durch α 1 -Antitrypsin)
o Kombination von allgemeiner Säure-Basen-Katalyse und
covalenter Katalyse
Kinetik enzymatischer Reaktionen und Einfluss von Inhibitoren:
Funktionsweise der Enzyme:
- eine enzymatische Reaktion erfolgt nach folgendem Muster:
o E + S ES EP E + P (Gleichung 1)
o das Substrat bindet an das Enzym und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex
o im zweiten Schritt erfolgt die katalytische Reaktion, wie oben beschrieben
o anschließend trennt sich der entstandene Enzym-Produkt-Komplex in das
unveränderte Enzym und das Produkt auf
Kinetik (allgemein):
- Reaktionsgeschwindigkeit:
o definiert als Änderung einer Konzentration pro Zeiteinheit
mol / l*s = Stoffumsatz pro Sekunde
abhängig von Temperatur und Anfangskonzentration des Eduktes / der
Edukte
k ist die temperaturabhängige Geschwindigkeitskonstante
- die Reaktionsordnung:
o Reaktion 1. Ordnung
Stoff A reagiert zu Stoff B
d.h. die Geschwindigkeit ist proportional zur Konzentration eines
Eduktes
v = k * [A]
o Reaktion 2. Ordnung
Stoff A und Stoff B reagieren zu Stoff C
d.h. die Geschwindigkeit ist proportional zur Konzentration von zwei
Edukten
v = k * [A] * [B]
o Reaktion pseudo-erster Ordnung
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Stoff A und Stoff B reagieren zu Stoff C, aber Stoff A liegt immer in
unveränderter Konzentration vor
d.h. die Geschwindigkeit ist zwar proportional von zwei Edukten,
allerdings liegt eines immer in derselben Konzentration vor ist somit zu
vernachlässigen
z.B. könnte Stoff A Wasser bei biochemischen Reaktionen sein (immer
55 mol/l)
Enzymkinetik:
- wichtige Begriffe:
o Maximalgeschwindigkeit einer Reaktion (V max )
o Michaelis-Menten-Konstante (K M )
- „Die Geschwindigkeit einer enzymkatalysierten Reaktion wird bestimmt durch die
Substrat- und Enzymkonzentration!“
- wenn man obige Gleichung 1 betrachtet, dann sind zwei Dinge wichtig:
o Die Rückreaktion von E + P kann man vernachlässigen, da das Enzym eine
sehr geringe Affinität zum Endprodukt hat.
o Zwischen E + S und ES wird sich ein Gleichgewicht einstellen.
o Unter den o.g. Voraussetzungen ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt
die Reaktion von ES nach E und P. Dieser Reaktion sei die
Geschwindigkeitskonstante k 2 zugeordnet.
o somit gilt: v = k 2 * [ES]
wie oben erwähnt gibt k 2 den Prozentsatz an ES an, der innerhalb einer
Sekunde in E und P zerfällt
o zusammenfassend ergibt sich also, dass die Reaktionsgeschwindigkeit
abhängig ist von der Enzym-Substrat-Konzentration
man kann die Geschwindigkeit durch Erhöhung von [S] solange
steigert, bis [E] gesättigt ist, dann liegt die Maximalgeschwindigkeit
vor
somit hängt die Maximalgeschwindigkeit von der Enzymkonzentration
ab, die als limitierender Faktor
gilt
es ergibt sich eine Hyperbel
- Michaelis-Menten-Konstante (K M )
o das ist genau diejenige [S] bei der genau
die Hälfte von [E] beladen ist
o somit beträgt die
Reaktionsgeschwindigkeit v max / 2
genau die Hälfte max. Geschwindigkeit
o da es sich um eine bestimmte Substratkonzentration handelt, hat sie die Einheit
mol / l
o K M ist somit ein Maß für die Affinität eines Enzyms zu einem Substrat
je kleiner K M umso schneller ist die Hälfte der Enzyme mit Substrat
beladen umso schneller ist die Reaktion
je größer K M umso größere Mengen an Substrat sind erforderlich umso
langsamer ist die Reaktion
o Berechnung von K M (genaue Herleitung siehe Anhang):
k -1 : Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion [ES] nach [E] und [S]
k 1 : Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion [E] und [S] nach [ES]
k 2 : Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion von [ES] nach [E] und
[P]
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geht man davon aus, dass folgende Reaktion im Gleichgewicht ist:
• [E] + [S] nach [ES] nach [E] + [P]
dann ist die Affinität umso höher je mehr [ES] vorliegt
somit kann die Affinität aus dem Verhältnis der
Geschwindigkeitskonstanten berechnet werden:
• K M = (k -1 + k 2 ) / k 1
Wichtig: Die Michaelis-Menten-Konstante ist von den Enzymmengen
völlig unabhängig, da sich durch eine Änderung der Menge keine
Änderung der Geschwindigkeitskostanten ergibt!
- Michaelis-Menten-Gleichung (genaue Herleitung siehe Anhang)
o sind V max und K M -Wert bekannt, kann man für jede Substratkonzentration die
Reaktionsgeschwindigkeit v berechnen
Michaelis-Menten-Gleichung
• v = (V max * [S]) / (K M + [S])
bessere Schreibweise:
• v = V max * ([S]) / (K M + [S])
hieraus lässt sich folgendes ableiten:
• wenn [S] sehr groß ist, dann kann man K M vernachlässigen, d.h.
das die Geschwindigkeit mit ansteigender Substratmenge
zunimmt
• wenn [S] gleich K M ist, dann gilt 1 / 1+1 ½ d.h. die
Geschwindigkeit entspricht der halben
Maximalgeschwindigkeit
• Wenn [S] sehr klein ist (0,01µM) und K M sei 1µM, dann kann
man [S] im Nenner vernachlässigen, d.h. bei sehr niedrigen
Substratkonzentrationen ist die Reaktionsgeschwindigkeit
nahezu linear. Damit ist die Zunahme der
Reaktionsgeschwindigkeit proportional zur
Substratkonzentration und es liegt eine Reaktion erster Ordnung
vor.
„Die Michaelis-Menten-Gleichung beschreibt näherungsweise das
kinetische Verhalten vieler Enzyme!“
- Lineweaver-Burk-Diagramm
o es ist von besonderen Interesse V max sehr genau zu bestimmen
o zusätzlich wird V max benötigt, damit man K M bestimmen kann
o eine Ablesung aus dem Michaelis-Menten-Diagramm
ist schwierig, da sehr hohe Substratkonfigurationen
erforderliche wären (was experimentell schwierig ist)
o bei Lineweaver-Burk wird der reziproke Wert der
Umsatzgeschwindigkeit (1/v) gegen den reziproken
Wert der Substratkonzentration (1/[S]) aufgetragen
o man erhält dadurch eine lineare Darstellung, wobei der
Schnittpunkt dieser Geraden mit der Abszisse bei -
1/K M und der Schnittpunkt mit der Ordinate bei
1/V max
- katalytische Aktivität
o offizielle Einheit Katal
o 1 kat = 1 Mol Substratumsatz pro Sekunde
o in der Praxis selten benutzt
o zur Bestimmung braucht man V max und K M
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- Wechselzahl k kat
o Definition: Anzahl der pro Mol Enzym in einer Zeiteinheit umgesetzten Mole
Substrat
o entspricht bei einfachen Enzymreaktion k 2
o bei komplexen Reaktionen ist damit der Reaktionsschritt gemeint, der am
langsamsten abläuft und somit limitierend ist
- Enzymhemmung
o Verbindung, deren Anwesenheit die katalytische Aktivität eines Enzyms
verändert, sind Enzymeffektoren.
o wirken sie positiv, werden sie als Aktivatoren bezeichnet
o wirken sie negativ, werden sie als Hemmstoffe oder Enzyminhibitoren
bezeichnet
o es werden zwei Arten den Enzymhemmung unterschieden
reversible Hemmung
• diese Art der Hemmung ist durch die Dissoziation des Enzym-
Hemm-Komplexes gekennzeichnet und kann somit durch
Entfernung des Inhibitors aufgehoben werden
irreversible Hemmung
• das Enzym und der Inhibitor können nicht mehr getrennt werden
und das Enzym ist dauerhaft gehemmt
o reversible kompetitive Hemmung
„Reversible kompetitive Inhibitoren haben keinen Einfluss auf die
Maximalgeschwindigkeit!“
wenn ein Inhibitor in seiner chemischen Struktur dem Substrat ähnelt
und der Hemmstoff reversibel mit dem Enzym bindet, dann
konkurrieren Inhibitor und Substrat um die Bindungsstelle am Enzym
erhöht man die Konzentration des Substrates bei gleichbleibender
Konzentration des Hemmstoffes, dann steigt die Wahrscheinlichkeit
der Bindung des Substrates und somit der Entstehung von [ES]
d.h. wenn man [S] maximal erhöht, dann kann man die
Maximalgeschwindigkeit immer erreichen
K M nimmt jedoch zu
Beispiel:
• eine Methanolvergiftung kann durch Ethanol Zugabe therapiert
werden
• Produkthemmung
• weitere Beispiele siehe Vorlesungsfolien
o reversible nicht-kompetitive Hemmung
„Durch reversible nichtkompetitive Hemmung wird die
Maximalgeschwindigkeit beeinflusst!“
Inhibitor und Substrat konkurrieren nicht um dieselbe Bindungsstelle
der Inhibitor bindet an einer Stelle des Enzyms und macht es somit
unwirksam
gleichwohl kann das Substrat weiterhin an das Enzym bindet, es findet
allerdings keine Umwandlung in das Produkt mehr statt
der K M -Wert wird nicht beeinflusst, sehr wohl aber die tatsächlich
katalytisch aktive Enzymmenge
durch eine Substraterhöhung kann man keine
Geschwindigkeitserhöhung erreichen
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o reversible unkompetitive Hemmung
„Reversible unkompetitive Hemmung erniedrigt V max und K M !“
der Inhibitor bindet nur an Enzym-Substrat-Komplexe und reagiert
nicht mit dem freien Enzym
somit wird die Hemmung bei [S] ebenfalls erhöht
o irreversible Hemmung mit Übergangszustandsanaloga
besonders wirksame Gruppe von Enzyminhibitoren
haben eine strukturelle Ähnlichkeit mit den Übergangszuständen der
Substrate von Enzymreaktionen
binden deutlich fester an das aktive Zentrum
o irreversible Hemmung über Suizidsubstrate
die Suizidsubstrate binden am Enzym, infolge der Umsetzung
verändern sie sich so, dass sie dauerhaft am Enzym gebunden bleiben,
somit wird das Enzym inhibiert
Physiologische Regulation von Enzymaktivitäten:
Einfluss von Temperatur, pH-Wert und Oxidationsmitteln
- Die Enzymaktivität ist anhängig von der Temperatur.
o je höher die Temperatur, umso aktiver ist ein Enzym.
o Die Konstante Q 10 gibt an, wie sich ein Enzym bei einer Temperaturerhöhung
um 10°C verhält, i.d.R. ist Q 10 = 2 (doppelt so schnelle Enzymaktivität)
o Es gibt allerdings ein Temperaturoptimum, denn bei zu starker Erhöhung
fangen die Enzymproteine an zu Denaturieren.
- Die Enzymaktivität ist anhängig vom pH-Wert.
o Viele Enzyme zeigen ein pH-Optimum.
o Erklärung hierfür ist
die reversible Dissoziation bzw. Ionisierung funktioneller Gruppen
reversible Dissoziation bzw. Ionisierung von Substraten und/oder
Coenzymen
Denaturierung des Enzymproteins
- Die Enzymaktivität kann durch Oxidationsmittel beeinflusst werden.
o bei vielen intrazellulären Enzymen nehmen Sulfhydrylgruppen am
Katalyseprozess teil, diese können zu Disulfidbrücken oxidiert werden, d.h. es
kann dadurch zur Konformitätsänderung und somit zum kompletten Verlust
der Enzymaktivität kommen
Regulation der Enzymaktivität
- Langzeitregulation kann über Induktion und Repression erfolgen
o Induktion meint die Transkription von bestimmten Gensequenzen, die das
Enzym enthalten
o Repression meint Einschränkung der Transkription
- Änderung der Substratkonzentration
o wie bereits in der Enzymkinetik erwähnt, hat die Änderung von [S] einen
massiven Einfluss, da [S] in vivo meist unter K M liegt
- Einfluss von Enzymeffektoren
o „Die Aktivität vieler Enzyme wird wirksam und schnell durch allosterische
Effektoren reguliert!“
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solche Regulationsmechanismen finden sich häufig am Anfang von
Stoffwechselwegen bzw. an Verzweigungspunkten des
Zellstoffwechsels
enzymatische Aktivität kann durch Inhibitoren und Aktivatoren in einer
reversiblen Weise beeinflusst werden
Kooperativität bezeichnet die strukturelle und funktionelle
Kommunikation zwischen Substrat- und Effektorbindungsstelle eines
allosterischen Enzyms.
diese kann entweder positiv oder negativ sein
• positiv bedeutet, dass die Bindung des Substrates oder des
Effektors die Aktivität steigern
• negativ bedeutet, dass die Bindung des Substrates oder des
Effektors die Aktivität hemmt
homotrope Kooperativität bedeutet, dass der Effekt durch das Substrat
selbst ausgelöst wird
heterotrope Kooperativität bedeutet, dass der Effekt und das Substrat
unterschiedliche Moleküle sind
Beispiel
• Phosphofructokinase-1 der Glykolyse zeigt eine sigmoidale
Abhängigkeit der Enzymaktivität, somit liegt eine positive
homotrope Kooperativität vor
o man unterscheidet einen V-Typ (oder System) und einen K-Typ (oder System)
V-Typ
• nur die Maximalgeschwindigkeit wird beeinflusst
• Bsp.: Pyruvatcarboxylase wird die aktivierte Essigsäure (Acetyl-
CoA) aktiviert
K-Typ
• die Michaelis-Menten-Konstante wird verändert
• Bsp.: Phosphofructokinase-1
Beispielgrafiken für die Erklärung finden sich im Anhang bzw. in den
Vorlesungsfolien
- Covalente Modifikation eines Enzymproteins
o „Schlüsselenzyme des Zellstoffwechsels werden häufig durch kovalente
Modifikationen reguliert!“
o Möglichkeit der Regulation der Enzymaktivität, die auf einer physiologisch
reversiblen covalenten Anheftung bestimmter funktioneller Gruppen oder der
irreversiblen proteolytischen Veränderung eines Enzymproteins beruht.
o Enzyme, die sich durch den Besitz oder Nichtbesitz einer funktionellen Gruppe
voneinander unterscheiden, bezeichnet man als interkonvertierbare Enzyme.
o am häufigsten werden Enzyme phosphoryliert oder dephosphoryliert
o folgende Gruppen können noch angehängt oder abgespalten werden
AMP
UMP
Adenosindiphosphatribose
Methyl
Acetyl
Sulfat
Myristyl
Farnesyl
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o zu den wichtigsten Enzyme, die durch proteolytische Spaltung aktiviert
werden, gehören Zymogene (Verdauungsenzyme)
Bsp.: Trypsinogen wird mittels Enterokinase/Enteropeptidase in
Trypsin umgewandelt
- für weitere Beispiele siehe Vorlesungsfolien
Enzymaktivitätsbestimmungen und Enzymdiagnostik:
Enzymaktivität
- Enzymmengen werden über ihre Aktivität bestimmt
- Einheit: katal = mol/s (wie viel Substrat wird pro Zeit umgesetzt)
- Internationale Einheit: IU = µmol/min
- Umrechnung:
o 1 nanokatal = 0,06 IU
o 1 IU = 16,67 nanokatal
- Wechselzahl:
o Menge eines Substrats (mol) die in einer bestimmten Zeiteinheit (s) von einer
bestimmten Enzymmenge (mol) umgesetzt wird
o Einheit 1/s
- Volumenaktivität:
o Enzymeinheiten bezogen auf Volumen
o Einheit: nanokatal/l oder IU/l
- spezifische Ativität:
o Enzymaktivität bezogen auf bestimmte Menge Protein
o Einheit: nkat/mg oder IU/mg
Optischer Test, direkt, indirekt, gekoppelt
- einfacher optisch-enzymatischer Test:
o Bestimmung der Enzymaktivität über Coenzyme (NAD + /NADP + )
o NAD + /NADP + haben ihr optisches Absorbtionsmaxium bei 340nm
o werden die Coenzyme oxidiert, nimmt die Absorbtionsfähigkeit ab
o die Änderung der Absorption bei 340nm wird gemessen
o Lambert-Beer’sches Gesetz:
E = ε c d
E = Extinktion
ε = molarer Extinktionskoeffizient (gibt die Extinktion für einen
bestimmten Stoff bei einer definierten Wellenlänge durch eine 1molare
Lösung bei einer Schichtdicke von 1cm an)
c = Konzentration
d = Schichtdicke
zur Errechnung der Menge des umgesetzten Substrates
- zusammengesetzter optisch-enzymatischer Test:
o Bestimmung von Enzymaktivitäten, die kein NAD + /NADP + als Coenzym
benutzen
o es wird eine nachgeschaltete Indikatorreaktion genutzt um die Aktivität der
vorhergehenden Reaktion zu bestimmen
o Substrate der ersten Reaktion sowie Cosubstrate und Enzym der zweiten
Reaktion müssen im Überschuss vorhanden sein.
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o Die Geschwindigkeit der Indikatorreaktion hängt also von der Menge der
Produkte der ersten Reaktion ab und somit von der Enzymaktivität der ersten
Reaktion.
o die Geschwindigkeit der Indikatorreaktion kann dann nach dem
vorhergehenden Prinzip gemessen werden
ELISA (enyzme-linked immunosorbend assay)
Enzyme als Signlverstärker (Western Blot, Immunhistochemie)
Krankhafte Veränderung von Enzymen
- Enzymaktivität im Blut
o es werden drei Gruppen unterschieden
a) plasmaspezifische Enzyme
- gemeint sind Exportproteine (z.B. Albumin)
- bei einer Schädigung des Erzeugerorgans kommt es zu einer
Syntheseeinschränkung und somit zu einem Abfall der
Enzymkonzentration
b) Enzyme exokriner Gewebe
- z.B. Hydrolasen des Pankreas (Verdauungsenzyme)
- können unter Normalbedingungen nur in sehr geringem Masse
durch die Gefäßwände diffundieren
- bei Schädigung des Pankreas kommt es somit zu einem
intravasalen Anstieg (z.B. α-Amylase)
- bei chronischen Krankheiten kommt es zu starken
Einschränkungen der katalytischen Leistung
c) Zell-Enzyme
- Enzyme des Intermediärstoffwechsels in den Zellen
- kommt es zu einem Anstieg im intravasalen Raum, dann liegt
eine Permeabilitätsstörung der entsprechenden Zelle zugrunde,
welche durch eine Nekrose hervorgerufen werden kann
- Enzymaktivität von Enzymen im Serum erhöht bei bestimmten Organschädigungne
o Herzmuskel: CK-MB (Creatinkinase), ASAT (Aspartat-Aminotransferase),
LDH-1 (Lactat-Dehydrogenase), α-HBDH (α-Hydroxybutyrat-Dehydrogenase)
o Leber/Gallenwege: γGT (γ-Glutamyl-Transpeptidase), ASAT, ALAT (Alanin-
Aminotransferase), GLDH (Glutamat-Dehydrogenase), AP (Alkalische
Phosphatase), LDH 5
o Pankreas: α-Amylase, Lipase
o Skelettknochen: AP
o Skelettmuskel: CK-MM
- Aktivitätsänderungen sind diagnostizierbar in einer Spanne von 4-12h (abhängig vom
Enzym
- und normalisieren sich in 3- 20 Tagen
- ELISA (enzyme-linked immunosorbend assay) Abb. siehe Folien 117 bis 119
o Testsystem zum qualitativen und quantitativen Proteinnachweis
o Nachweis von bestehenden oder vorangegangen Infektionen anhand von
Antikörpern
o Nachweis von spezifischen Antikörpern im Rahmen von
Autoimmunerkrankungen
o Nachweis des C-Peptids zur Bewertung der Insulinsekretion bei Diabetes
mellitus
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o Vorgehen beim indirekten Verfahren (Antikörper-Messung)
a) man benötigt eine Antigen-beladene Nachweisplatte
b) Zugabe des Serums und Adsorption der Antikörper am Antigen
c) Zugabe eines enzymgebundenen Antikörpers gegen den ersten
Antikörper
d) Zugabe eines Substrates, welches durch das Enzym umgebaut wird in
einen photometrisch messbaren Stoff
e) Messung des Stoffes und somit indirekter Nachweis des ersten
Antikörpers
o Vorgehen bei der Antigen-Messung
a) man benötigt eine mit Antikörpern-beladene Platte
b) Zugabe der Testlösung mit Antigen
c) Zugabe eines enzymgebundenen spezifischen Antikörpers auf das
Antigen
d) Zugabe eines Substrates, welches durch das Enzym in einen
photometrisch messbaren Stoff umgebaut wird
e) Die Intensität der Farbreaktion ist direkt proportional zur
Antigenkonzentration.
o Vorgehen bei der Konkurrenzmethode
a) man benötigt eine mit Antikörpern-beladene Platte
b) Zugabe von enzymgebundenen Antigen und einer bestimmten Menge
an unbekannter Konzentration des Antigens
c) Zugabe des Substrates
d) Die Intensität der Farbreaktion wird jetzt indirekt proportional zur
Antigenmenge sein.
ALAT & ASAT
- Alanin-Aminotransferase = GPT (Glutamat-Pyruvat-Transaminase)
- Aspartat-Aminotransferase = GOT (Glutamat-Oxalacetat-Transferase)
- sind beide spezifisch für Erkrankungen der Leber
- HWZ: ASAT ~17h / ALAT ~47h
- Im Verlauf kann der De-Ritis-Quotient (ASAT/ALAT) eine Aussage über die
schwerer der Erkrankung geben
- Quotient > 1 = schwere oder chronische Schädigung
- Quotient < 1 = Abklingen der Erkrankung
Anhang:
- Säure-Basen-Theorie von Broensted
o Säuren sind Protonendonatoren Teilchen die Wasserstoffionen abgeben
o Basen sind Protonenakzeptoren Teilchen die Wasserstoffionen aufnehmen
o die durch die Abspaltung eines Protons entstehende Base bezeichnet man als
korrespondierende oder konjugierte Base
- Säure-Basen-Theorie nach Lewis
o Säuren verfügen über Elektronenlücken
sie sind Elektronenpaarakzeptoren
o Basen haben ein freies Elektronenpaar
sie sind Elektronenpaardonatoren
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