Enzymhemmung und das Supermarktkassen-Modell
Bei der kompetitiven Hemmung ähnelt der Hemmstoff dem natürlichen Substrat und konkurriert mit ihm um das aktive Zentrum des Enzyms. Der Inhibitor wird nicht umgesetzt und löst sich wieder ab, was die Reaktionsgeschwindigkeit verringert. Mit steigender Substratkonzentration kann die maximale Reaktionsgeschwindigkeit trotzdem erreicht werden.
Im Supermarktkassen-Modell entspricht dies einem Kunden (Inhibitor), der an der Kasse (aktives Zentrum) bemerkt, dass er kein Geld dabei hat. Er blockiert vorübergehend die Kassiererin und verhindert so, dass andere Kunden (Substrate) bedient werden können.
Bei der nicht-kompetitiven Hemmung gibt es keine Ähnlichkeit zwischen Substrat und Inhibitor. Der Hemmstoff bindet an einer anderen Stelle des Enzyms und verändert dadurch das aktive Zentrum so, dass kein Substrat mehr binden kann. Da die Zahl aktiver Enzym-Moleküle verringert wird, kann die maximale Reaktionsgeschwindigkeit nicht erreicht werden.
Wusstest du? Bei der irreversiblen Hemmung (ein Spezialfall) bindet der Hemmstoff dauerhaft am Enzym, wie es z.B. bei einigen Medikamenten und Giften der Fall ist. Ein Beispiel ist die Hemmung der Acetylcholinesterase durch bestimmte Nervengase.
Im Supermarktkassen-Modell wird die nicht-kompetitive Hemmung durch eine Person dargestellt, die seitlich an die Kassiererin herantritt (Bindung außerhalb des aktiven Zentrums) und sie mit einer Frage ablenkt, sodass sie keine Kunden bedienen kann.
Das Supermarktkassen-Modell hat Stärken und Grenzen. Es veranschaulicht die Enzym-Substrat-Reaktion und die Unterschiede zwischen kompetitiver und nicht-kompetitiver Hemmung gut. Allerdings zeigt es nicht das zufällige Aufeinandertreffen von Substrat und aktivem Zentrum aufgrund der Teilchenbewegung. Auch dynamische Prozesse wie die Michaelis-Menten-Konstante und die Halbsättigung der Enzyme lassen sich in diesem statischen Modell nicht gut darstellen.