Enzymhemmung und das Supermarktkassen-Modell
Bei der kompetitiven Hemmung ähnelt der Hemmstoff (Inhibitor) dem eigentlichen Substrat und konkurriert mit diesem um das aktive Zentrum des Enzyms. Der Inhibitor blockiert das aktive Zentrum, ohne umgesetzt zu werden, und verringert so die Reaktionsgeschwindigkeit. Bei hoher Substratkonzentration kann diese Hemmung jedoch überwunden werden.
Im Supermarkt-Modell entspricht dies einem Kunden ohne Geld (Inhibitor), der die Kasse (aktives Zentrum) blockiert und verhindert, dass andere Kunden (Substrate) bedient werden können. Die Michaelis-Menten-Konstante ändert sich bei dieser Hemmung.
Bei der nicht-kompetitiven Hemmung bindet der Hemmstoff an einer anderen Stelle des Enzyms und verändert dessen Struktur so, dass das aktive Zentrum kein Substrat mehr binden kann. Da die Zahl aktiver Enzyme verringert wird, kann die maximale Reaktionsgeschwindigkeit nicht erreicht werden, unabhängig von der Substratkonzentration.
💡 Bei der nicht-kompetitiven Hemmung spielt die allosterische Regulation eine wichtige Rolle - der Hemmstoff bindet an einer anderen Stelle als dem aktiven Zentrum und verändert die Enzymstruktur.
Im Supermarkt-Modell entspricht dies einer Person, die die Kassiererin seitlich anspricht (nicht am aktiven Zentrum) und sie ablenkt, sodass sie keine Kunden bedienen kann.
Das Supermarktkassen-Modell hat Stärken und Grenzen. Es veranschaulicht gut die Enzym-Substrat-Reaktion und den Unterschied zwischen kompetitiver und nicht-kompetitiver Hemmung. Allerdings kann es die zufällige Molekülbewegung, die Milieuspezifität der Enzyme und dynamische Prozesse wie die Halbsättigung der Enzyme nur unzureichend darstellen.