Enzymfunktion und Enzymhemmung

Wer schon einmal seinen Haustürschlüssel vergessen hat, weiß: Der Fahrradschlüssel hilft einem bei diesem Problem nicht wirklich weiter. Du fragst dich, was das mit Enzymen zu tun hat? Dann solltest du dir auf jeden Fall das folgende Video anschauen:

Woraus bestehen Enzyme?

Ohne die Enzyme als Biokatalysatoren wäre in unserem Körper kaum etwas los. Die vielen biochemischen Reaktionen des Stoffwechsels würden viel zu langsam ablaufen. Aber halt erstmal: Aus was bestehen Enzyme überhaupt? Leicht zu beantworten!

Enzyme sind meistens reine Proteinmoleküle. In manchen Fällen können noch Nicht-Proteinkomponenten sowie sogenannte Co-Faktoren dazukommen. So, hätten wir das geklärt. Und wie genau wirken Enzyme jetzt eigentlich?

Wie wirken Enzyme als Biokatalysatoren?

Wirkungsweise von Enzymen

Nur das passende Substrat kann sich an das Enzym binden. © STARK Verlag

Enzyme setzen als Biokatalysatoren die benötigte Aktivierungsenergie von Reaktionen herab. Das passiert, indem ein Enzym einen Ausgangsstoff, das sogenannte Substrat, in seinem aktiven Zentrum bindet. Jedes Enzym kann nur einen ganz bestimmten Stoff binden, deshalb bezeichnet man sie als substratspezifisch.

Das Enzym und sein Substrat passen wie Schlüssel und Schloss zusammen. Haben sich die beiden gefunden, bezeichnet man das Ganze als Enzym-Substrat-Komplex. Das Substrat wird anschließend zum Produkt bzw. den Produkten umgesetzt, die sich aus dem aktiven Zentrum lösen.

Ein Enzym macht aber nicht irgendwas. Es katalysiert immer nur eine bestimmte Umsetzung des Substrats, zum Beispiel seine Spaltung. Enzyme sind also wirkungsspezifisch. Das Tolle ist, dass das Enzym bei dem ganzen Vorgang nicht verbraucht wird und sofort für die nächste Reaktion zur Verfügung steht.

Aber wie es nun mal so ist, können auch die Enzyme einfach nicht in Ruhe arbeiten. Hemmstoffe machen ihnen ihre Aufgabe oft schwer.

Wie blockieren Hemmstoffe die Enzyme?

Bei diesen Störenfrieden kann es sich um Fremdstoffe oder körpereigene Substanzen, die der Regulation des Stoffwechsels dienen, handeln. Grundsätzlich gibt es verschiedene Hemm-Mechanismen. Schauen wir uns beispielsweise die kompetitive Hemmung an.

Kompetitive Hemmung

Dabei macht sich ein Hemmstoff im aktiven Zentrum des Enzyms breit, wodurch das Substrat nicht mehr binden kann. Diese Hemmung ist allerdings reversibel. Holt sich das Substrat genügend Verstärkung, wird also die Substratkonzentration erhöht, kann der Hemmstoff rausgeworfen werden.

Nicht-kompetitive Hemmung

Von einer nicht-kompetitiven Hemmung spricht man, wenn sich Hemmstoffe anderswo am Enzym festsetzen. Ein Beispiel dafür ist die allosterische Hemmung. Dabei bindet sich ein Hemmstoff reversibel am allosterischen Zentrum eines Enzyms und verändert dadurch die Struktur des aktiven Zentrums.

Dann hat das Substrat Pech gehabt. Es kann sich nicht mehr daran binden. Hier hat die Substratkonzentration keinen Einfluss auf die Hemmung. Der Hemmstoff kann aber durch seinen Abbau entfernt werden, wodurch das aktive Zentrum wieder seine ursprüngliche Struktur annimmt und ein Substrat gebunden werden kann.

Zusammenfassung

So, jetzt weißt du schon einiges mehr über Enzyme. Lass uns nochmal zusammenfassen, was du gerade gelernt hast:

Enzyme

… setzen als Biokatalysatoren die Aktivierungsenergie biochemischer Reaktionen herab.

… besitzen ein aktives und manchmal ein allosterisches Zentrum.

… binden ihre Substrate nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip.

… sind substratspezifisch, wirkspezifisch und werden bei der Enzymreaktion nicht verbraucht.

… können beispielsweise kompetitiv und nicht-kompetitiv gehemmt werden.

Mehr Biologie-Wissen findest du hier oder bei Youtube.

Sonja

Mein Abi habe ich dank der STARK Bücher schon vor einiger Zeit gut geschafft. Seit 2017 blogge ich für schultrainer.de über die verschiedensten Themen. Dabei gefällt mir besonders, dass ich bei jeder Recherche für einen Beitrag so viel Neues lerne. Und mittlerweile nicht einmal mehr Mathe-Themen langweilig finde.

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