Enzyme: Biokatalysatoren mit Substrat-, Wirkungs- und Milieuspezifität

Enzyme: Biokatalysatoren

Bau

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind Proteine. Die Wirkung der Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp, zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren.

Substratspezifität

Enzyme sind Biokatalysatoren, welche wie Katalysatoren generell nicht an der Reaktion, die sie beschleunigen, teilnehmen. Im Vergleich zu anderen Katalysatoren wirken Enzyme mit hoher Spezifität. Ein bestimmtes Enzym katalysiert nicht jede beliebige Reaktion, sondern setzt nur ganz bestimmte Substrate zu ganz bestimmten Produkten um. Diese Eigenschaft nennt man Substratspezifität.

Wirkungsspezifität

Enzyme wirken mit hoher Spezifität. Sie erkennen nur ein ganz bestimmtes Substrat (Substratspezifität). In Abhängigkeit von den Eigenschaften des aktiven Zentrums katalysiert ein bestimmtes Enzym nicht jede beliebige Reaktion, sondern setzt das Substrat zu ganz bestimmten Produkten um. Diese Eigenschaft nennt man Wirkungsspezifität.

Milieusspezifität

Diese Spezifitäten betreffen Temperatur, pH-Wert und Redoxlage der Umgebung, Hemmung und Vergiftung.

Temperatur

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.

pH-Wert

Alle Proteine werden in ihrer Aktivität durch pH-Wert-Änderungen beeinflusst. Extreme Eingriffe führen zu irreversibler Denaturierung. Enzyme sind als Proteine wegen ihrer Aminosäurereste selbst Polyelektrolyte bzw. schwache Säure/Base-Systeme, deren Ladung bzw. Dissoziation vom pH-Wert abhängt.

Redoxlage

Viele Enzyme enthalten Aminosäurereste, die empfindlich sind gegen Änderungen der Redoxlage der Umgebung.