Enzyme im allgemeinen

1.1. Chemischer Aufbau r / Die Stoffwechselvorgänge der Organismen sind komplexe Netzwerke von Einzelreaktionen, bei deren Kontrolle und Regulation Enzyme eine zentrale Stellung einnehmen. Enzyme sind biologische Katalysatoren, die Stoffwechselreaktionen beschleunigen bzw. sie erst ermöglichen. Sie sind Eiweiße, die in globulärer Struktur (Tertiärstruktur) vorliegen. Das heißt, dass sie wie eine Art Wollknäuel aufgebaut sind. Das liegt an der Anordnung der Aminosäureketten. Enzyme besitzen ein aktives Zentrum, an dem die Reaktion mit dem Substrat erfolgt. Darüber hinaus haben viele Enzyme einen Cofaktor, den man auch als Coenzym bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein Nichtprotein, das häufig am Enzym gebunden ist. Da Enzym und Coenzym als Funktionseinheit wirken, bezeichnet man beide zusammen als Holoenzym. Das proteinische Enzym alleine nennt man auch Apoenzym.





1.2. Molekulare Mechanismen der Enzymwirkung

Der Ablauf einer Enzymkatalyse erfolgt in Schritten. Zunächst kommt es zur Bindung des Enzyms mit dem Substrat und zur Bildung eines Enzym-Substrat-Komplexes. Dabei werden Bindungen gelockert, wodurch sich das Substrat in einem reaktionsfähigen Übergangszustand befindet. Im Enzym-Substrat-Komplex befinden sich Substrat und Produkt in einem chemischen Gleichgewicht. Die Enzyme sind in der Lage die Aktivierungsenergie so weit zu senken, dass die Reaktion bereits bei einem verminderten Temperaturniveau stattfinden kann. Nach erfolgter Reaktion wird das Produkt freigesetzt und es kommt zu einer erneuten Bindung eines Substrates. Aus der Reaktion geht das Enzym unverändert hervor. Auf diese Weise kann ein einziges Enzym mehrere Tausend Produktmoleküle in einer Minute umsetzen.









1.3. Wirkungsspezifität der Enzyme

Enzyme reagieren nur mit bestimmten Substraten. Sie sind im Gegensatz zu chemischen Katalysatoren substratspezifisch. Diese Eigenschaft ist im Aufbau der Bindungsstelle im aktiven Zentrum begründet. Bindungsstelle und Substrat reagieren nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Darüber hinaus sind Enzyme reaktionsspezifisch. Sie können unter den gegebenen Bedingungen nur eine Reaktion katalysieren. Für die Reaktionsspezifität sind katalytische Gruppen von Bedeutung, die sich im aktiven Zentrum befinden.