Enzyme

bis ins Enzyme kommen in vielen Prozessen zum19. Jh: Einsatz, ohne dass der Mensch um sie weiss

1833: Entdeckung des ersten Enzyms: Diastase Es zerlegt Stärke in Malzlösungen

1878: Einführung des Kunstworts «Enzym»en = in zyme = Sauerteig / Hefe

1910: Erste Theorien zur Wirkungsweise

1965: Die erste dreidimensionale Struktur eines Enzyms (Lysozym) kann aufgeklärt werden

Enzyme katalysieren Reaktionen En

ergi

e

Reaktionsverlauf

DGR#

A + B

C + D

Enzyme katalysieren Reaktionen En

ergi

e

Reaktionsverlauf

DGR#

E + A + B

E + C + D

DGRK#

EAB

Reaktanden Kollisions-Komplex 1

Übergangs-zustand

Kollisions-Komplex 2

Produkte

Unkatalysierte Reaktion

2. E-A-Komplex

3. E-A-B-Komplex

4. Transition state

6. E-D-Komplex

5. E-C-D-Komplex

1. freies Enzym

Enzymkatalysierte Reaktion

Enzyme bestehen aus …Proteinen und zum Teil aus weiteren Gruppen

Enzyme werden nach Art ihrer Reaktion eingeteilt.

• Oxidoreduktasen (Redoxreaktionen)• Transferasen (Übertragen von funktionellen Gruppen)• Hydrolasen (Spalten mit Hilfe von Wasser)• Lyasen (Synthese oder Spaltung ohne ATP)• Isomerasen (Umwandlung in Isomere)• Ligasen (Synthese oder Spaltung mit Hilfe von ATP)

Beispiel der katalytischen Wirkung eines Enzyms:

Kartoffeln enthalten das Enzym Katalase.

Katalase ist in der Lage, Wasserstoffperoxid zu zersetzen.

Das Enzym Amylase

Amylase zerlegt Stärke zu Glucose

Amylase findet sich unter anderem im Speichel

Struktur der Amylase: www.octan.ch/amylase.html

Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen

0 – 40 °C RGT-Regel trifft zu

60 °C Keine Reaktion beobachtbar. Warum?

Ab 50 °C Enzyme denaturieren - dreidimensionale Gestalt wird zerstört - katalytische Aktivität nicht mehr vorhanden

Reak

tions

gesc

hwin

digk

eit

TemperaturX

Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen

Reaktionsmechanismus

HO O

Asp 197

OO OO

Asp 300 Glu 233

Reaktionsmechanismus

HO O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH O O

HOHO

OH

Reaktionsmechanismus

HO O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH O O

HOHO

OH

Reaktionsmechanismus

O O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH HO O

HOHO

OH

Reaktionsmechanismus

O O

Aso 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH HO O

HOHO

OH

Reaktionsmechanismus

HO O

HOHO

OHO O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH

Reaktionsmechanismus

HO

H

O O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH

Reaktionsmechanismus

O O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH H

O

H

Reaktionsmechanismus

O O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH H

O

H

Reaktionsmechanismus

HO O

Asp 197

OOO

O

OH

OO OO

Asp 300 Glu 233

HH OH

Reaktionsmechanismus

HO O

Asp 197

OO OO

Asp 300 Glu 233