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7.11: Enzymkinetik
INHALTSVERZEICHNIS

 

PROTOKOLLE

7.11: Enzymkinetik

Enzyme beschleunigen die Reaktionszeit, indem sie die Aktivierungsenergie der Edukte senken. Man bezeichnet die Geschwindigkeit, mit der das Enzym die Edukte in Produkte umwandelt, als Reaktionsgeschwindigkeit. Mehrere Faktoren beeinflussen die Reaktionsgeschwindigkeit. Darunter fällt beispielsweie die Anzahl der verfügbaren Edukte. Die Enzymkinetik ist die Untersuchung danach, wie ein Enzym die Reaktionsgeschwindigkeit verändert.

Wissenschaftler untersuchen normalerweise Enzymkinetik mit einer festen Menge an Enzym in der kontrollierten Umgebung eines Reagenzglases. Wenn einer festen Menge Enzym mehr Edukte oder Substrate zugefügt werden, erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit. Das Enzym kann dann nämlich mehr Produkte herstellen. Wenn die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Substratkonzentration abgeglichen wird, erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit, wenn das Substrat erhöht wird. Wenn jedoch alle aktiven Stellen des Enzyms besetzt sind, erreicht die Reaktionsgeschwindigkeit ein Plateau. Die Substratkonzentration, bei der die maximale Reaktionsgeschwindigkeit erreicht wird, wird als Vmax bezeichnet. Die Anzahl der vorhandenen Enzymmoleküle begrenzt Vmax. Wenn die Menge des Enzyms erhöht wird, steigt Vmax, aber die Zugabe von mehr Substrat hat keine Wirkung.

Der Graph der Reaktionsgeschwindigkeit im Verhältnis zur Substratkonzentration kann weitere wichtige Eigenschaften der Enzymkinetik aufzeigen. Die Substratkonzentration, bei der die Reaktionsgeschwindigkeit auf halbem Wege zu Vmax (d.h. 1/2 Vmax) liegt, wird als Michaeliskonstante (Km) bezeichnet. Km ist eine Darstellung der Affinität zwischen einem Enzym und einem Substrat. Enzyme mit einem geringeren Km benötigen weniger Substrat, um Vmax zu erreichen, und besitzen daher eine höhere Affinität zu ihrem Substrat. Interessanterweise ist der Wert von Km bei vielen Enzymen sehr nahe an der zellulären Konzentration des Substrats. In der Nähe von Km können leichte Änderungen der Substratkonzentration die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich beeinflussen, so dass kleine Änderungen der zellulären Substratverfügbarkeit die Funktion eines gesamten biologischen Weges beeinflussen können.

Nicht alle Enzyme erzeugen den hyperbolisch geformten Substrat-Raten-Graphen, der als Michaelis-Menten-Kinetik bekannt ist. Die Michaelis-Menten-Kinetik geht davon aus, dass das Enzym ein einzelnes Substrat katalysiert. Enzyme, die allosterisch reguliert werden, haben mehrere aktive Stellen. Sie neigen dazu, einen sigmoidförmigen Graphen zu bilden, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit gegen die Substratkonzentration aufgetragen wird.


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