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Enzyme – Funktionsweise (Basiswissen)

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Bio-Team
Enzyme – Funktionsweise (Basiswissen)
lernst du in der Sekundarstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

Beschreibung Enzyme – Funktionsweise (Basiswissen)

Enzyme – Biologie

Wie können Pflanzen Traubenzucker in Stärke umwandeln? Wie wird die DNA im Zellkern in RNA umgeschrieben? Und wie wird unsere Nahrung in unserem Magen zerkleinert? All diese und noch viel mehr Prozesse benötigen die Hilfe von Enzymen. An unserer Verdauung sind einige Enzyme beteiligt – beispielsweise Alpha-Amylase, Pepsin und Trypsin. Was genau Enzyme sind, welche biologische Funktion sie haben und warum es so viele verschiedene gibt, lernst du im Folgenden.

Enzyme – Definition

Enzyme werden in der Biologie als Biokatalysatoren bezeichnet. Den Begriff Katalysatoren kennst du vielleicht schon aus der Chemie. Ebenso wie chemische Katalysatoren setzen Enzyme die Aktivierungsenergie einer bestimmten Reaktion herab, indem sie eine Zwischenverbindung mit den Reaktanten eingehen. So ist es möglich, dass eine Reaktion beispielsweise bei Körpertemperatur ablaufen kann, obwohl sie normalerweise erst bei höheren Temperaturen stattfinden würde.
Außerdem beeinflussen Enzyme die Reaktionsgeschwindigkeit: Langsam ablaufende Reaktionen werden beschleunigt und so bewirken Enzyme, dass Stoffe schneller umgesetzt werden.
Außerdem haben Enzyme die Eigenschaft, substrat-, wirkungs- und reaktionsspezifisch zu sein. Was das genau bedeutet, lernen wir, wenn wir uns die Arbeitsweise von Enzymen genauer anschauen. Aber zuerst klären wir noch einige wichtige Fachbegriffe.

Der Enzym-Substrat-Komplex

Enzyme steuern nahezu alle biochemischen Reaktionen unseres Stoffwechsels. Wie du aus der Chemie vielleicht schon weißt, werden bei Reaktionen Stoffe umgewandelt. Stoffe, die mit Hilfe eines Enzyms umgewandelt werden, nennt man Substrate. Ein Enzym bindet ein Substrat und so wird ein Enzym‑Substrat‑Komplex gebildet. Die Reaktion – also die Umwandlung des Substrats in das Produkt – läuft ab und anschließend löst sich der Komplex wieder auf. Das Enzym geht dabei unverändert aus der Reaktion hervor und kann nun erneut ein Substrat binden.

Enzyme – Aufbau

Enzyme sind Proteine und demzufolge aus Aminosäuren aufgebaut. Die Aminosäuren sind, wie in jedem Protein, über Peptidbindungen miteinander verknüpft. Aber es gibt noch andere Enzymarten neben den reinen Proteinenzymen:

  • Ribozyme sind katalytisch aktive RNA‑Moleküle.
  • Holoenzyme setzen sich aus einem Apoenzym (Proteinteil) und einem Cofaktor (Nichtproteinteil) zusammen. Cofaktoren können beispielsweise Metallionen sein.

Betrachtet man die 3D‑Struktur eines Enzyms, erkennt man ein aktives Zentrum, in welchem das Substrat umgesetzt wird. Manche Enzyme besitzen zudem ein regulatorisches Zentrum. Es dient der Regulation der Enzymaktivität. An dieses Zentrum binden beispielsweise Inhibitoren, welche das Enzym in seiner Aktivität bremsen oder sogar stoppen.

Wirkungsmechanismen von Enzymen

Die biologische Wirkung von Enzymen haben wir zu Beginn kennengelernt: Sie katalysieren bestimmte Reaktionen und steuern so Stoffwechselprozesse. Doch wie genau funktioniert das? Was ist die Arbeitsweise eines Enzyms? Das klären wir im Folgenden.

Katalytische Reaktion

Meist wird das Substrat in einer Vertiefung des Enzyms gebunden. In dieser Vertiefung liegt das aktive Zentrum, welches die spezifische Reaktion katalysiert. Bestimmte Aminosäurereste ragen in dieses aktive Zentrum hinein – man nennt sie auch katalytische Reste. Sie reagieren mit den Atomen des Substratmoleküls und gehen so eine energetisch günstige Zwischenverbindung ein. Nach Ablauf der Reaktion trennen sich Enzym und das entstandene Produkt. Das Enzym geht wieder in seinen Ausgangszustand zurück, so dass es erneut ein Substratmolekül binden und umwandeln kann.

Schauen wir uns exemplarisch zwei verschiedene Reaktionstypen an:

  • Spaltung eines Substrats: Bei der Verdauung wird unsere Nahrung bis auf die Grundbausteine zerkleinert. Dabei wird beispielsweise aus einem Vielfachzucker ein Einfachzucker. Enzyme spalten die Bindungen zwischen den einzelnen Zuckereinheiten.

  • Verknüpfung zweier Substrate: Oft müssen in der Zelle zwei Moleküle miteinander verknüpft werden. Damit eine kovalente Bindung entstehen kann, müssen die Atome, zwischen denen eine Bindung entstehen soll, in räumliche Nähe gebracht werden. So gibt es Enzyme, die Bindungsstellen für zwei Substrate haben – als Beispiel ist hier die Gruppe der Ligasen zu nennen. Es ist nicht unüblich, dass Enzyme mehr als ein Substrat binden können.

Wie ein Substrat an ein Enzym bindet, beschäftigt auch die Wissenschaft. Zwei Theorien wollen wir im Folgenden kurz durchgehen.

Schlüssel-Schloss-Prinzip

Das wohl älteste Modell zur Erklärung der Funktionsweise von Enzymen ist das sogenannte Schlüssel‑Schloss‑Prinzip. Es wurde bereits 1894 von Emil Fischer beschrieben. Dabei stellt das Substrat den Schlüssel dar und das Enzym das Schloss. Das heißt, dass nur ein ganz bestimmtes Substratmolekül oder einige wenige Substratmoleküle, die sich sehr ähnlich sind, zu der Bindungsstelle und dem aktiven Zentrum des Enzyms passen. Nur dann kann das Substrat gebunden und umgewandelt werden. Enzyme sind daher substratspezifisch. Auch die ablaufende chemische Reaktion ist genau festgelegt. Enzyme können immer nur eine bestimmte Reaktion katalysieren und folgen dabei selbst festgelegten Reaktionsschritten. Daher sagt man auch, dass Enzyme reaktionsspezifisch sind.

Induced‑Fit‑Modell

Das Induced‑Fit‑Modell ist die Erweiterung des eben besprochenen Schlüssel‑Schloss‑Prinzips. Es wurde 1958 von Daniel E. Koshland beschrieben. Während das Schlüssel‑Schloss‑Prinzip einen sehr statischen Blick auf den Enzym‑Substrat‑Komplex hat, impliziert das Induced‑Fit‑Modell, dass sich Enzym und Substrat dynamisch verhalten. Man nimmt an, dass erst durch Bindung des Substrats an das Enzym sich die richtige Passform des aktiven Zentrums ausbildet. In der Biologie bezeichnet man das als induzierte Konformationsänderung, wobei die Konformation die dreidimensionale Struktur eines Proteins beschreibt.

Wirkungsweise von Enzymen

Spezifität und Optimum

Nun haben wir bereits besprochen, dass Substrat und Enzym sehr gut zueinander passen müssen, damit es zur Bildung eines Enzym-Substrat-Komplexes kommt. Die Fähigkeit eines Enzyms, nur ein ausgewähltes Substrat zu erkennen und nur eine bestimmte Reaktion zu katalysieren, nennt man Spezifität. Man unterscheidet zwischen der Substratspezifität, ein Enzym bindet nur ein bestimmtes Substrat, und der Reaktions- oder Wirkungsspezifität, ein Enzym kann nur eine bestimmte Reaktion ausüben.
Zudem gibt es für jedes Enzym ganz bestimmte Bedingungen, unter denen es am effektivsten arbeiten kann – das Optimum. Bedingungen, die dieses Optimum beeinflussen, sind beispielsweise Temperatur, pH-Wert und Salzkonzentration. Je optimaler die Bedingungen für ein Enzym, desto höher ist sowohl die Spezifität als auch die Effektivität eines Enzyms.

Nun weißt du auch, warum es so viele verschiedene Enzyme gibt. Aufgrund der Vielzahl von Substraten und Reaktionen, die möglich sind, und aufgrund der Spezifität von Enzymen muss es eine riesige Anzahl von Enzymen geben. Bisher kennt man allein in einer lebenden Zellen mehr als 3000 Enzyme! Apropos, die Kompartimentierung der Zelle – die Schaffung verschiedener Reaktionsräume – ist wichtig, um für die zahlreichen Enzyme möglichst optimale Bedingungen zu schaffen.

Enzyme – Beispiele

In der Biologie gibt es zahlreiche Beispiele für das Vorkommen von Enzymen, auch außerhalb unseres Körpers. Schauen wir uns einige ausgewählte Beispiele von Enzymen und ihren Funktionen an.

  • Verdauungsenzyme: Zu Beginn hatten wir die drei Verdauungsenzyme Alpha-Amylase, Pepsin und Trypsin angesprochen. Natürlich gibt es noch viel mehr. Amylasen wie die Alpha-Amylase spalten Kohlenhydrate in unserer Nahrung. Dieser Vorgang beginnt bereits im Mund. Wenn du lange auf einem Stück Brot kaust, schmeckt es süßlich. Dann wurde die Stärke zu Zucker abgebaut.
    Peptidasen (auch Proteasen) wie Pepsin und Trypsin hingegen spalten die Eiweiße in unserer Nahrung. Das passiert vor allem im Magen und Darm.

  • Blutzuckermessung: Kennst du vielleicht einen Diabetiker? Menschen mit dieser Zuckerkrankheit müssen regelmäßig ihren Blutzuckergehalt messen. Dabei wird ein Tropfen Blut aus der Fingerkuppe auf einen Teststreifen aufgetragen. In einer kleinen Reaktionskammer reagiert das darin enthaltene Enzym mit der Glucose im Blut. Je mehr Glucose im Blut ist, desto mehr Reaktionsprodukte entstehen. Diese können von dem Messgerät ausgewertet werden.

  • Biotechnologischer Einsatz von Enzymen: Enzyme werden in der Industrie von gentechnisch veränderten Mikroorganismen in riesigen Mengen hergestellt. Sie finden beispielsweise Anwendung in Waschmitteln. Hier werden beispielsweise Proteasen, Lipasen und Cellulasen eingesetzt. Während Proteasen und Lipasen zur Fleckenentfernung beitragen, glätten Cellulasen die Baumwollfasern, was gegen den sogenannten „Grauschleier“ bei farbigen Textilien hilft.

Dieses Video

Was sind Enzyme? In diesem Video wird dir die Funktion von Enzymen einfach erklärt. Du wirst sehen, nach welchen Prinzipien Enzyme arbeiten und warum sie für uns von so großer Bedeutung sind. Am Ende weißt du, warum es so viele verschiedene Enzyme gibt.
Du möchtest dein neugewonnenes Wissen testen und festigen? Dann nutze die interaktiven Übungsaufgaben sowie das Arbeitsblatt zum Thema Enzyme.

Transkript Enzyme – Funktionsweise (Basiswissen)

Hallo! Mit hilfe von Enzymen wird deine Nahrung verdaut. Wenn du einer Speise durch deinen Körper folgst, begegnen dir die Enzyme Alpha-Amylase, Pepsin oder Trypsin und andere. Warum gibt es schon allein bei unserer Verdauung so viele verschiedene Enzyme? Warum reicht nicht ein einziges Enzym aus?

Und wenn du mal weiter in deinem Körper suchst, findest du noch viele andere Enzyme, die z.B. bei der Herstellung oder dem Abbau von Hormone oder andere Stoffe mitwirken. In diesem Video wirst du sehen, wie Enzyme arbeiten und was eigentlich das besondere an Enzymen ist. Am Ende weißt du, warum es so viele verschiedene Enzyme gibt.

Allgemeines zu Enzymen

Enzyme sind Biokatalysatoren, die wie z.B. metallische Katalysatoren wirken. Sie setzen die Aktivierungsenergie einer bestimmten Reaktion herunter und ermöglichen so, dass eine Reaktion, die normalerweise nur bei höheren Temperaturen ablaufen würde, auch bei Zimmertemperatur bzw. Körpertemperatur ablaufen kann.

Außerdem beschleunigen Enzyme eine Reaktion, so dass eine langsam ablaufende Reaktion sehr schnell abläuft; Enzyme sind meistens Proteine, ihre Bausteine sind also die Aminosäuren.

Enzym-Substrat-Komplex

Die Stoffe, die von einem Enzym umgewandelt werden, nennt man Substrate. Ein Enzym bindet ein Substrat und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex. Die Reaktion läuft ab und danach werden das Enzym und das Produkt freigegeben.

Arbeitsweise der Enzyme

Die Grundlagen kennst du jetzt. Wir werden uns nun die Arbeit eines Enzyms genauer anschauen. Das Substrat wird vom Enzym in einer Vertiefung gebunden. In dieser Vertiefung liegt das aktive Zentrum, wo die Reaktion abläuft. Bestimmte Aminosäurereste ragen in dieses aktive Zentrum hinein und üben bestimmte Kräfte, also z.B. eine Abstoßung oder Anziehung bestimmter Atome des Substratmoleküls, aus.

Wenn zwei Substratmoleküle verknüpft werden sollen, werden die Atome, zwischen denen eine Bindung entstehen soll, in räumliche Nähe gebracht. Es kommt zu einer Konformationsänderung und die chemische Reaktion läuft ab. Danach trennen sich Enzym und Produkt und das Enzymmolekül geht wieder in den Ausgangszustand zurück, so dass es von Neuem ein Substratmolekül binden und umwandeln kann.

Schlüssel-Schloss-Prinzip

Die Erkennung und Bindung des Substrates erfolgt nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Das heißt, dass nur ein ganz bestimmtes Substratmolekül oder einige wenige Substratmoleküle, die sich sehr ähnlich sind, vom Enzym gebunden und umgewandelt werden.

Es passt also nur ein ganz bestimmtes Substrat zu der Bindestelle und dem aktiven Zentrum des Enzyms, so wie dein Wohnungsschlüssel nur in das Schloss deiner Wohnungstür passt. Auch die ablaufende chemische Reaktion ist genau festgelegt.

Induced-fit-Modell

Enzyme sind also substrat- und reaktionsspezifisch. Mitlerweile nimmt man aber auch an, dass erst durch die Annährung des Sustrates an das Enzym sich die richtige Passform des Enzyms ausbildet. Dieses Modell wird auch als induced-fit-Modell bezeichnet, wobei induced fit soviel wie induzierte Passform gedeutet.

Spezifität und Optimum

Du musst dir nun vorstellen, dass die Spezifität weiter erhöht wird, indem Enzyme nur unter ganz bestimmten Bedingungen optimal arbeiten können. So sollten sowohl die Temperatur als auch der pH-Wert nahe des Optimums des Enzyms liegen.

Damit hast du eine Antwort auf die Frage, warum es eigentlich so viele Enzyme gibt. Aufgrund der Vielzahl von Substraten und Reaktionen, die möglich sind, und aufgrund der Spezifität von Enzymen ist es klar, dass es eine riesige Anzahl von Enzymen geben muss. Das ist der Grund, weshalb man in lebenden Zellen bisher mehr als 3000 Enzyme kennt.

Zusammenfassung

Alpha-Amylase, Pepsin oder Trypsin... das sind nur einige unserer Verdauungsenzyme. In diesem Video hast du gesehen, wie Enzyme arbeiten und warum es so viele verschiedene Enzyme gibt. Denn Enzyme sind sehr substrat- und reaktionspezifisch und in ihrer Enzymaktivität stark von pH-Wert oder Temperatur abhängig.

Nur ganz bestimmte Substrate passen in das aktive Zentrum der Enzyme. Dabei werden durch die Formänderung Bindungen gebrochen, oder ausgebildet und damit Stoffe ab- oder aufgebaut. Aus dem Enzym-Substrat Komplex geht das Produkt und das unveränderte Enzym hervor. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

20 Kommentare

20 Kommentare
  1. Sehr gut erklärt ❤️

    Von Leidypp59, vor fast 2 Jahren
  2. Schönes Video, war aber leider nicht das was ich gesucht habe

    Von Monika Dawidek, vor fast 3 Jahren
  3. War sehr gut erklärt aber manche Sachen verstehe ich nicht

    Von H Beutinger, vor mehr als 3 Jahren
  4. es ensime nicht enzyme

    Von Ranas, vor mehr als 3 Jahren
  5. @Lilian Mittelstaedt,
    Spezifität ist hier die Eigenschaft, für einen ganz bestimmten Einzelfall da zu sein. Im Fall von Enzymen heißt das, dass ein Enzym nur mit einer ganz bestimmten chemische Verbindung arbeiten kann. Diese wird dann durch das Enzym verändert - entsprechend der Funktionsweise des Enzyms. Zum Beispiel ist eine DNA-Polymerase Substrat-spezifisch, denn sie kann nur DNA polymerisieren. Sie kann keine Zucker polymerisieren. Deshalb ist ihr spezifisches Substrat die DNA (Substratspezifität).
    Außerdem gilt die DNA-Polymerase als Reaktionsspezifisch, weil sie die Polymerbausteine (die Nukleotide) immer auf genau die selbe Weise chemisch verknüpft. Dabei handelt es sich um eine Verknüpfung mit einer Phosphodiesterbindung an den C-Atomen 3 und 5 der Desoxyribose.
    Desweiteren funktioniert jedes Enzym nur unter spezifischen Bedingungen optimal. Z.B. funktioniert die menschliche DNA-Polymerase nur bei ca 36-37 °C am besten. Es gibt wärmeliebende Bakterien, deren DNA-Polymerase bevorzugt 90 °C.

    Erhöht wird die Spezifität in dem Video nicht. Der Sprecher wollte lediglich ausdrücken, dass die Temperaturspezifizität auch eine Rolle spielt und dass es also noch einen Aspekt für die Spezifität gibt. Insgesamt wurden also Substrat-, Reaktions- und Temperaturspezifität erwähnt.

    Ich hoffe dir damit weiterhelfen zu können.

    Viel Erfolg beim Lernen wünscht dir dein Sofatutor

    Von Karsten S., vor mehr als 3 Jahren
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Enzyme – Funktionsweise (Basiswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Enzyme – Funktionsweise (Basiswissen) kannst du es wiederholen und üben.
  • Beurteile die Aussagen über die Enzyme nach ihrer Richtigkeit.

    Tipps

    Katalysatoren sorgen dafür, dass Reaktionen leichter ablaufen. Man findet Katalysatoren auch in der Biologie.

    Enzyme können die Reaktionsgeschwindigkeit einer Reaktion beeinflussen.

    Enzyme haben ein ganz bestimmtes Temperaturoptimum.

    Lösung

    Enzyme sind Biokatalysatoren, welche es ermöglichen, dass die Reaktionen zum Produkt unter leichteren Bedinungen, also mit weniger Energieaufwand, ablaufen können und Reaktionen beschleunigt werden. Das Gleichgewicht zwischen Produkt und Edukt wird vom Enzym nicht beeinflusst.

    Durch äußere Faktoren, wie Temperatur oder pH-Wert, können Enzyme in ihrer Aktivität beeinflusst werden.

    Enzyme sind substratspezifisch. Das bedeutet, dass sie sich nur mit ganz bestimmten Substraten verbinden. Dies geschieht nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Die Formen des Enzyms und des Substrates passen nämlich wie Schlüssel und Schloss zusammen. Erst durch die passenden Formen kann eine Reaktion erfolgen.

    Nach der Reaktion geht das Enzym unverändert aus der Reaktion hervor. Das Substrat wurde zu einem oder mehreren Produkten umgewandelt.

  • Bringe die Textabschnitte der Enzymreaktion in die richtige Reihenfolge.

    Tipps

    Aus dem Substrat geht ein neues Produkt hervor.

    Damit ein neuer Stoff entsteht, müssen Bindungen verändert werden.

    Ein Enzym geht immer unverändert aus einer Reaktion hervor.

    Die Vertiefung des Enzyms ist die aktive Bindungsstelle.

    Lösung

    Zunächst verbinden sich Enzym und Substrat zum Enzym-Substrat-Komplex. Dazu wird das Substrat in die Vertiefung des Enzyms, die sogenannte aktive Bindungsstelle, aufgenommen und es kommt zur Konformationsänderung. Durch die Konformationsänderung werden Bindungen des Substrats aufgebaut oder getrennt. Aus dem Enzym-Substrat-Komplex geht das unveränderte Enzym und das Produkt bzw. die Produkte hervor.

  • Bestimme die Elemente eines Reaktionsverlaufs.

    Tipps

    Die Aktivierungsenergie stellt ein energetisches Hindernis dar.

    Das Enzym geht unverändert aus der Reaktion hervor.

    Besitzen Enzym und Substrat die zueinander passenden Oberflächen, so können sie nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip eine Bindung eingehen.

    Lösung

    Treffen Enzym und Substrat aufeinander, so bildet sich ein Enzym-Substrat Komplex. Durch eine Konformationsänderung können Bindungen aufgebaut oder getrennt werden. Aus der Reaktion geht das unveränderte Enzym und das entstandene Produkt oder die Produkte hervor. Das Diagramm zeigt den energetischen Verlauf der katalysierten Reaktion. Damit werden die Achsen mit Energie und Reaktionsverlauf beschriftet.

  • Erläutere die Funktion von Enzymen.

    Tipps

    Enzyme können die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzen.

    Dein Türschloss kannst du nur mit dem dazu passenden Schlüssel öffnen.

    Im Magen werden Peptide zersetzt.

    Katalysatoren gehen unverändert aus einer Reaktion hervor.

    Lösung

    Enzyme sind Biokatalysatoren, die die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzen. Das bedeutet, dass Reaktionen mit Enzymen leichter ablaufen. Gemeinsam mit dem Substrat bildet sich ein Enzym-Substrat-Komplex, indem durch Konformationsänderungen Bindungen aufgebaut oder getrennt werden können. Da das Enzym ein Protein mit ganz eigener Struktur ist, passt es auch nur mit ganz bestimmten Substraten zusammen. Dieses Prinzip bezeichnet man als Schlüssel-Schloss-Prinzip. Diese Spezifität ist ein Grund dafür, dass es so viele Enzyme in einer lebenden Zelle gibt. Ein weiterer Grund ist, dass jedes Enzym ganz spezielle Bedingungen benötigt, um optimal funktionieren zu können. Entscheidende Faktoren sind dabei der pH-Wert oder die Temperatur.

  • Beschrifte die Abbildungen zur Enzymreaktion.

    Tipps

    Das Enzym geht unverändert aus der Reaktion hervor.

    Das Substrat wird durch die Reaktion zum Produkt umgewandelt.

    Enzym und Substrat passen wie Schlüssel und Schloss zusammen. Jedoch vermutet man heute, dass die passende Form des Enzyms erst durch das Annähern des Substrates entsteht.

    Lösung

    Zunächst hast du das Enzym und das Substrat (Enzym+Substrat) vorliegen. Substrat und Enzym passen zusammen wie bei Schlüssel und Schloss. Durch diese passende Form verbinden sich Substrat und Enzym. Sie bilden den Enzym-Substrat-Komplex (Enz.Sub.-Komplex) aus. Durch bestimmte Wechselwirkungen zwischen den Atomen vom Enzym und Substrat kommt es zu einer Formänderung im Substrat. So wird das Substrat verändert und die Bindungen des Komplexes lösen sich. Das Substrat geht dabei als Produkt aus der Reaktion. Das Enzym bleibt unverändert. Damit liegen am Ende Enzym und Produkt (Enzym+Produkt) vor. Heute nimmt man an, dass erst mit dem Annähern des Substrates das Enzym seine passende Form annimmt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Induced-Fit-Modell.

  • Definiere die Begriffe zum Thema Enzyme.

    Tipps

    Enzyme sind Proteine.

    Katalysatoren in der Chemie können die Aktivierungsenergie herabsetzen.

    Proteine sind lange Aminosäureketten.

    Im Magen liegt ein saures, im Darm ein basisches Milieu vor.

    Lösung

    Damit Reaktionen in deinem Körper leichter ablaufen, verwendet dein Körper Enzyme. Sie setzen die Aktivierungsenergie herab, wodurch weniger Energie aufgewendet werden muss, damit eine Reaktion abläuft. Solche Reaktionen bezeichnet man als enzymkatalysierte Reaktionen. Auch in der Industrie wird eine Vielzahl solcher Katalysatoren verwendet.

    Doch je nach Reaktion benötigt man ganz spezielle Enzyme. Enzyme sind nämlich substratspezifisch. Das bedeutet, dass sie nur mit Substraten interagieren können, deren Form genau zur Oberfläche des Enzyms passen. Dies ist das Schlüssel-Schloss-Prinzip. Dieses findet man auch bei den Rezeptoren wieder, welche ebenfalls nur mit ganz spezifischen Substraten interagieren können. In einigen Fällen ist es so, dass sich erst durch die Anwesenheit des Substrates die passende Form des Enzymes ausbildet.

    Die Aktivität eines Enzymes wird durch die äußeren Faktoren wie pH-Wert oder die Temperatur reguliert. Durch die äußeren Faktoren und das Schlüssel-Schloss-Prinzip wird ganz genau reguliert, dass das Enzym nur dort wirkt, wo es wirken soll. Enzyme, die im Darm wirken sollen, besitzen so beispielsweise ihr Aktivitätsoptimum in einem basischen Milleu bei einer Körpertemperatur von circa 37 Grad Celsius, wie es im Darm vorherrscht.

    Ab einer Temperatur von 44 Grad Celsius werden die Proteinstrukturen der Enzyme zerstört, beziehungsweise denaturiert. Die Enzyme verlieren in diesem Fall ihre Funktion.

    Eine Reaktion, bei der sich ein Stoff mit einer ähnlichen Struktur wie das Substrat an das Enzym bindet und dieses lediglich blockiert, bezeichnet man als kompetitive Hemmung.

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