Hemmung einer enzymatischen Reaktion

Montag, 18. Januar 2010

Kompetitive Hemmung

Nichtkompetitive HemmungAllosterische Enzymregulation

Enzymhemmung

Montag, 18. Januar 2010

Michaelis-Menten-Auftragung

scheinbare Änderung der KM gleiche vmax

Lineweaver-Burk-Auftragung

Kompetitive Hemmung eines Enzyms

Montag, 18. Januar 2010

Michaelis-Menten-Auftragung

gleiche KM geringere vmax

Lineweaver-Burk-Auftragung

Nichtkompetitive Hemmung eines Enzyms

Montag, 18. Januar 2010

Kinetik

V

[S]

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

Kinetik

V

[S]

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

Kinetik

V

[S]

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

Kinetik

V

[S]

Vmax

K0,5

Vmax12

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

Vorteile allosterischer Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

80%

30%

80%

30%

Vorteile allosterischer Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

80%

30%

80%

30%

Vorteile allosterischer Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

80%

30%

80%

30%

Vorteile allosterischer Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

V

[S]

Allosterische Aktivierung/Inhibition

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

V

[S]

Allosterische Aktivierung/Inhibition

+ Aktivator

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

+ InhibitorV

[S]

Allosterische Aktivierung/Inhibition

+ Aktivator

Allosterische Enzymregulation

Montag, 18. Januar 2010

• aktives Zentrum• fixieren Substrate reversibel• erniedrigen die Aktivierungsenergie einer Reaktion• substratspezifisch wirkungsspezifisch• regulierbar

• Enzyme sind charakterisierbar durch:• katalysierte Reaktion• Michaeliskonstante• Isoelektrischer Punkt• Kofaktorbedarf der katalysierten Reaktion

Enzyme – Zusammenfassung

Montag, 18. Januar 2010

Atmung !

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Montag, 18. Januar 2010

Atmungskette

GTPGDP

Stärke/Glykogen ProteineFette

Fettsäuren

Acetyl-CoA

FADH2

Glukose

Pyruvat

α-KetoglutaratCitrat-Zyklus

NADH + H+

NADH + H+

ATP

NADH + H+

ATP

Aminosäuren

GlutaminsäureFADH2

NADH + H+

NADH + H+

Pyruvat

4 [H] + O2 2 H2O

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Glykolyse

Montag, 18. Januar 2010

Herkunft von Glukose-6-P

Bereitstellung von Glukose für die Glykolyse

Glykogen/Stärke

Glykolyse

Glukose-6-P

Glukose-1-P

SaccharoseGlc(α1→β2)Fru

Glukose

Glukose-6-P

Phosphorylase

Phosphoglucomutase

Hexokinase

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

energiereicherThioester!

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Phosphorolyse!

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Substratkettenphosphorylierung

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Hexokinase

Glukose

ATPADP

O

OH

OHHO

CH2OH

OH

O

OH

OHHO

O–CH2P

OH

Glukose-6-P

HOOH

CH2

OH

OGlc-6-P-Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo-kinase

ATPADP

HOOH

CH2–O P

OH

O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OHHC OH

CHHO

CH2OH

O–CH2P O–CH2P

CH2–O P

CH2–O P

C OCH2–O P

HC OHCH2–O P

CO H

Dihydroxyaceton-phosphat

Glycerinaldehyd-3-phosphat

Aldolase

96%4%

Triosephosphat-Isomerase

HC OHCH2–O P

CO S–GAPDH

GAPDHHC OHCH2–O P

COHS–GAPDH

H

NADH+H+NAD+

Pi

HC OHCH2–O P

CO PO

3-Phosphoglycerin-1-phosphat

HC OHCH2–O P

CO OH

3-Phosphoglycerat

ATPADPPhospho-

glycerat-kinase

HC OCH2OH

PC

O OH

2-Phosphoglycerat

Phospho-glycerat-mutase Enolase

H2O

C OCH2

PC

O OH

Phosphoenol-pyruvat

Pyruvatkinase

ATPADP CH3

CO OH

C O

Pyruvat

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Montag, 18. Januar 2010

Phosphorylierung von Glucose – 1 ATPPhosphorylierung von Fructose-6-P – 1 ATP

pro Hexose entstehen 2 Triosen:

GAPDH-Reaktion 1 NADH + H+ x2Substratketten-Phosphorylierung 1 ATP x2 + 2 ATPPEP-Kinase-Reaktion 1 ATP x2 + 2 ATP

pro Hexose in Summe + 2 ATP + 2 NADH + H+

Glykolyse – Energiebilanz

Montag, 18. Januar 2010

Atmungskette

GTPGDP

Stärke/Glykogen ProteineFette

Fettsäuren

Acetyl-CoA

FADH2

Glukose

Pyruvat

α-KetoglutaratCitrat-Zyklus

NADH + H+

NADH + H+

ATP

NADH + H+

ATP

Aminosäuren

GlutaminsäureFADH2

NADH + H+

NADH + H+

Pyruvat

4 [H] + O2 2 H2O

Energiegewinnung bei Heterotrophen

GlykolyseATP

Montag, 18. Januar 2010

Atmungskette

GTPGDP

Stärke/Glykogen ProteineFette

Fettsäuren

Acetyl-CoA

FADH2

Glukose

Pyruvat

α-KetoglutaratCitrat-Zyklus

NADH + H+

NADH + H+

ATP

NADH + H+

ATP

Aminosäuren

GlutaminsäureFADH2

NADH + H+

NADH + H+

Pyruvat

4 [H] + O2 2 H2O

Energiegewinnung bei Heterotrophen

GlykolyseATP

Montag, 18. Januar 2010

COOCCH3

H OHCOOCCH3

O

Pyruvat

NADH+H+NAD+

Lactat

Lactat-DH

Milchsäure-Gärung

Anaerobe NADH-Regeneration: Gärung

Montag, 18. Januar 2010

COOCCH3

H OHCOOCCH3

O

Pyruvat

NADH+H+NAD+

Lactat

Lactat-DH

Milchsäure-Gärung

Anaerobe NADH-Regeneration: Gärung

HCCH3

OOHH2C

CH3

COOCCH3

O

Pyruvat

NADH+H+NAD+

Acetaldehyd

Alkohol-DH

CO2

Ethanol

Pyruvat-Decarboxylase

Alkoholische Gärung

Montag, 18. Januar 2010

Atmungskette

GTPGDP

Stärke/Glykogen ProteineFette

Fettsäuren

Acetyl-CoA

FADH2

Glukose

Pyruvat

α-KetoglutaratCitrat-Zyklus

NADH + H+

NADH + H+

ATP

NADH + H+

ATP

Aminosäuren

GlutaminsäureFADH2

NADH + H+

NADH + H+

Pyruvat

4 [H] + O2 2 H2O

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Glykolyse

Mitochondrien

Montag, 18. Januar 2010

Mitochondrium: "Energiefabrik" der Zelle

Montag, 18. Januar 2010