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1. Mai:
Organisationsformen Algen
Korrektur bei siphonocladal
(danke an Peter)

20. Juni
:

Symbiose
Merksatz falsch angewendet
(danke an F. Geven)
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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.


Enzymabhängigkeit von der TemperaturAlle 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 Temperatur-Optimum. Bei anderen Lebewesen können diese Temperaturgrenzen aber weit höher oder tiefer liegen. Vögel beispielsweise haben mit 40°C ihre normale Körpertemperatur.


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.

Enzymabhängigkeit vom pH-Wert
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.


Reaktionsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von SubstratkonzentrationOhne Frage ist die Substratkonzentration ebenfalls von großer Bedeutung. Wie unter Struktur und Wirkungsweise schon beschrieben, können Enzyme bei möglichst vielen Substraten ideal arbeiten, da Enzym und Substrat nur per Zufall zueinander finden. Je höher die Substratkonzentration, desto eher treffen sich Enzym und Substrat.
Die zwei Forscher Leonor Michaelis und Maud Menten erforschten die Reaktionsgeschwindigkeit mit Hilfe von Enzymen unter Abhängigkeit der Substratkonzentration (deshab Km, als Substratkonzentration, bei der die Hälfte der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit erreicht wird). Sie fanden heraus, dass es einen Schwellenwert gibt, bei dem trotz Erhöhung der Substratkonzentration keine weitere Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Da die Substrate sich kurzzeitig mit den Enzymen verbinden müssen, sind irgendwann alle aktiven Zentren besetzt und schneller kann die Reaktionsgeschwindigkeit dann nur noch noch mit mehr Enzymen (mehr aktive Zentren) vonstatten gehen.


Enzyme arbeiten unterschiedlich schnell, man bezeichnet das das Maß für diese Werte Wechselzahl. Sie gibt die Anzahl an Substraten an, die von einem Enzym in der Sekunde umgesetzt werden kann, wenn mehr als genügend Substrate vorhanden sind. Beispiele für maximale Wechselzahlen (maximale Geschwindigkeit) einiger Enzyme:

Enyzm Wechselzahl (s-1)
Carboanhydrase 600 000
Lactatdehydrogenase 1 000
DNA-Polymerase 15
Lysozym 0,5