Enzyme sind Proteine, die chemische Reaktionen katalysieren, die in Lebewesen ablaufen.
Sie beschleunigen die Reaktionsgeschwindigkeit, das zum Stoffwechsel beiträgt. Ohne Enzyme wären viele Reaktionen extrem langsam.
Während der Reaktion ändern die Enzyme ihre Zusammensetzung nicht und werden auch nicht verbraucht. So können sie innerhalb kurzer Zeit mehrmals an der gleichen Art von Reaktion teilnehmen.
Fast alle zellulären Stoffwechselreaktionen werden durch Enzyme katalysiert.
Ein Beispiel für Enzymaktivität tritt im Verdauungsprozess auf. Dank der Aktion von Verdauungsenzyme, Nahrungsmoleküle werden in einfachere Substanzen zerlegt.
Die Effizienz eines Enzymmoleküls ist sehr hoch. Es wird geschätzt, dass ein Enzymmolekül im Allgemeinen in der Lage ist, in nur 1 Minute 1000 Substratmoleküle in ihre jeweiligen Produkte umzuwandeln.
Wie arbeiten Sie?
Jedes Enzym ist spezifisch für eine Art von Reaktion. Das heißt, sie wirken nur auf eine bestimmte Verbindung und führen immer die gleiche Art von Reaktion aus.
Die Verbindung, auf die das Enzym wirkt, wird allgemein als. bezeichnet Substrat. Die große Enzym-Substrat-Spezifität hängt mit der dreidimensionalen Form beider zusammen.
Das Enzym bindet an ein Substratmolekül in einer bestimmten Region namens Link-Site. Dabei erfahren sowohl das Enzym als auch das Substrat eine Konformationsänderung für das Fitting.
Sie passen perfekt wie Schlüssel in Schlösser. Dieses Verhalten heißt Key-Lock-Theorie.
Bedienung des Key-Lock-Modells
Zu den Faktoren, die die Aktivität von Enzymen verändern, gehören:
- Temperatur: Die Temperatur konditioniert die Reaktionsgeschwindigkeit. Extrem hohe Temperaturen können Enzyme denaturieren. Jedes Enzym arbeitet bei einer idealen Temperatur.
- pH: Jedes Enzym hat einen idealen pH-Bereich. Innerhalb dieser Werte ist die Aktivität maximal.
- Zeit: Je länger das Enzym Kontakt mit dem Substrat hat, desto mehr Produkte werden produziert.
- Enzym- und Substratkonzentration: Je höher die Konzentration von Enzym und Substrat, desto schneller verläuft die Reaktion.
Einstufung
Enzyme werden nach der Art der chemischen Reaktion, die sie katalysieren, in folgende Gruppen eingeteilt:
- Oxido-Reduktasen: Oxidations-Reduktions- oder Elektronentransferreaktionen. Beispiel: Dehydrogenasen und Oxidasen.
- Transferasen: Übertragung von funktionellen Gruppen wie Amin, Phosphat, Acyl und Carboxy. Beispiel: Kinasen und Transaminasen.
- Hydrolasen: Hydrolysereaktionen kovalenter Bindungen. Beispiel: Peptidasen.
- Verbindungen: Reaktionen zum Aufbrechen kovalenter Bindungen und Entfernung von Wasser-, Ammoniak- und Kohlendioxidmolekülen. Beispiel: Dehydratasen und Decarboxylasen.
- Isomerasen: Umwandlungsreaktionen zwischen optischen oder geometrischen Isomeren. Beispiel: Epimerasen.
- Ligasen: Reaktionen der Bildung neuer Moleküle aus der Verbindung zwischen zwei bereits bestehenden. Beispiel: Synthetasen.
Beispiele und Typen
Enzyme werden von einem Proteinteil gebildet, dem so genannten Apoenzym und ein weiterer Nicht-Protein-Teil, genannt Cofaktor.
Wenn der Cofaktor ein organisches Molekül ist, heißt er Coenzym. Viele Coenzyme sind verwandt mit Vitamine.
Das Enzym + Cofaktor-Set heißt Holoenzym.
Sehen Sie sich einige der wichtigsten Enzyme und ihre Wirkungen an:
- Katalase: zersetzt Wasserstoffperoxid;
- DNA-Polymerase oder umgekehrte Transkriptase: katalysiert die DNA-Duplikation;
- Laktase: erleichtert die Laktosehydrolyse;
- Lipase: erleichtert die Fettverdauung;
- Protease: auf Proteine wirken;
- urease: erleichtert den Harnstoffabbau;
- Pthyalin oder Amylase: wirkt auf den Abbau von Stärke im Mund und wandelt sie in Maltose (kleinstes Molekül) um;
- Pepsin oder Protease: wirkt auf Proteine, deren Abbau in kleinere Moleküle;
- Trypsin: beteiligt sich am Abbau von unverdauten Proteinen im Magen.
Restriktionsenzyme
Restriktionsenzyme oder Restriktionsendonukleasen werden von Bakterien produziert.
Sie sind in der Lage, DNA an bestimmten Stellen zu schneiden.
Wir können sie als molekulare Scheren betrachten. Restriktionsenzyme sind grundlegend für die Manipulation von DNA.
Kennen Sie auch rekombinante DNA.
Ribozyme
Ribozyme sind RNA-Moleküle, die wie Enzyme wirken. Viele chemische Reaktionen, die in Zellen stattfinden, werden katalysiert durch RNA.
Wie Proteine, die als Enzyme fungieren, beschleunigen diese RNA-Moleküle die Geschwindigkeit bestimmter chemischer Reaktionen.
Sie sind außerdem stark substratspezifisch und bleiben nach der Reaktion chemisch intakt.
Die Leistung dieser Ribozyme ist an verschiedene Stadien der Proteinsynthese in den Zellen.
Lesen Sie auch über:
- Zellstoffwechsel
- Verdauung
