Einfluss von Temperatur und pH-Wert auf die Enzymaktivität

Die Aktivität von Enzymen wird stark durch Temperatur und pH-Wert beeinflusst. Diese Faktoren wirken sich auf die Raumstruktur der Enzyme aus und bestimmen damit ihre Funktionsfähigkeit.

Highlight: Die Beeinflussung der Enzymaktivität durch pH-Wert und Temperatur ist entscheidend für die Effizienz biochemischer Prozesse.

Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität:

• Mit steigender Temperatur nimmt die Enzymaktivität zunächst zu.
• Es gibt ein Temperaturoptimum, bei dem die Aktivität am höchsten ist.
• Bei zu hohen Temperaturen kommt es zur Denaturierung und Inaktivierung des Enzyms.

Example: Das Temperaturoptimum Enzyme liegt bei dem gezeigten Beispiel bei etwa 38°C, während bei 50°C die Aktivität stark abnimmt.

pH-Abhängigkeit der Enzymaktivität:

• Jedes Enzym hat ein spezifisches pH-Optimum.
• Abweichungen vom optimalen pH-Wert führen zu einer Verringerung der Enzymaktivität.

Vocabulary: Das pH-Optimum Enzyme bezeichnet den pH-Wert, bei dem ein Enzym seine maximale Aktivität zeigt.

Der Graph zeigt die pH-Optima verschiedener Verdauungsenzyme des Menschen:

• Pepsin: Optimum bei pH 2,5
• Amylase: Optimum bei pH 7
• Trypsin: Optimum bei pH 9

Highlight: Die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert erklärt, warum verschiedene Verdauungsenzyme in unterschiedlichen Abschnitten des Verdauungstrakts aktiv sind.

Grundlagen der Enzymfunktion und -spezifität

Enzyme sind Proteine, die als Biokatalysatoren fungieren und spezifische biochemische Reaktionen ermöglichen. Ihre dreidimensionale Struktur bestimmt ihre Substrat- und Wirkungsspezifität. Enzyme können die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen, indem sie die benötigte Aktivierungsenergie senken.

Definition: Enzyme sind Biokatalysatoren, die die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen erhöhen, ohne selbst verbraucht zu werden.

Es gibt zwei Modelle, die die Enzym-Substrat-Interaktion beschreiben:

1. Das Schlüssel-Schloss-Prinzip: Das Substrat passt genau in das aktive Zentrum des Enzyms.
2. Das Modell der induzierten Passform: Das aktive Zentrum passt sich durch Wechselwirkungen an das Substrat an.

Highlight: Die Summengleichung Zellatmung wird durch Enzyme katalysiert, was die Energiegewinnung in Zellen ermöglicht.

Der Kreislauf der Enzymkatalyse umfasst folgende Schritte:

1. Freies Enzym mit aktivem Zentrum
2. Bildung des Enzym-Substrat-Komplexes
3. Reaktion des Substrats mit Hilfe von Cofaktoren
4. Freisetzung der Produkte und Regeneration des Enzyms

Example: Bei der Spaltung von Saccharose durch das Enzym Saccharase entsteht ein Enzym-Substrat-Komplex, der dann zu Glucose und Fructose reagiert.