Unterschiedliche Arten der Enzymhemmung

Es gibt verschiedene Mechanismen, wie Enzyme in ihrer Aktivität gehemmt werden können. Diese lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:

1. Irreversible Hemmung:

   • Nicht rückgängig zu machen
   • Hemmstoff bindet fest ans aktive Zentrum
   • Keine Produkte mehr möglich

2. Reversible Hemmung:

   • Rückgängig zu machen
   • Hemmstoff bindet nicht fest ans aktive Zentrum

Die reversible Hemmung kann weiter unterteilt werden in:

a) Kompetitive Hemmung:

• Hemmstoff konkurriert mit Substrat um aktives Zentrum
• Ähnliche Struktur von Hemmstoff und Substrat
• Bei Substraterhöhung kann Hemmung verhindert werden

b) Allosterische Hemmung:

• Hemmstoff bindet an anderes Zentrum (allosterisches Zentrum)
• Verändert die Form des aktiven Zentrums
• Substrat kann nicht mehr binden

c) Unkompetitive Hemmung:

• Hemmstoff bindet an Enzym-Substrat-Komplex
• Substrat wird aus aktivem Zentrum verdrängt

Highlight: Die Regulation der Enzymaktivität durch verschiedene Hemmmechanismen ist ein wichtiger Kontrollmechanismus im Stoffwechsel.

Vocabulary: Allosterische Enzyme sind Enzyme, deren Aktivität durch die Bindung von Regulatormolekülen an eine vom aktiven Zentrum verschiedene Stelle beeinflusst wird.

Das Coenzym NAD+

NAD+ (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid) ist ein wichtiges Coenzym im Stoffwechsel:

• Fungiert als Transportmittel für Elektronen und Wasserstoffprotonen
• Kann zwischen oxidierter (NAD+) und reduzierter (NADH+H+) Form wechseln
• Kleines, bewegliches Molekül, das durch die Zelle diffundieren kann

Die Rolle von NAD+ im Energiestoffwechsel:

1. Nimmt Elektronen bei Oxidationsreaktionen auf (z.B. Glykolyse)
2. Gibt Elektronen bei Reduktionsreaktionen ab (z.B. Atmungskette)
3. Wichtig für die ATP-Produktion in den Mitochondrien

Die ATP-Synthase:

• Protein in der inneren Mitochondrienmembran
• Synthetisiert ATP aus ADP und Phosphat
• Nutzt den Protonengradienten zur ATP-Produktion
• Form der Substratkettenphosphorylierung

Definition: Die oxidative Phosphorylierung ist der Prozess der ATP-Bildung in den Mitochondrien unter Nutzung des Protonengradienten.

Highlight: NAD+ spielt eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel und verbindet verschiedene Stoffwechselwege wie Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette.

Glykolyse

Die Glykolyse ist ein zentraler Stoffwechselweg zur Energiegewinnung aus Glucose. Wichtige Merkmale sind:

• Findet im Cytoplasma statt (bei Pflanzenzellen auch in Chloroplasten)
• Benötigt keinen Sauerstoff (anaerober Prozess)
• Glucose wird in 10 Schritten zu Pyruvat umgewandelt

Ablauf der Glykolyse:

1. Vorbereitungsphase ("Investitionsphase"):

   • Glucose wird phosphoryliert (verbraucht 1 ATP)
   • Glucose-6-phosphat wird zu Fructose-6-phosphat umgewandelt

2. Gewinnphase:

   • Spaltung in zwei C3-Moleküle
   • Bildung von Pyruvat
   • Gewinnung von ATP und NADH+H+

Bilanz der Glykolyse:

• Aus 1 Glucose entstehen 2 Pyruvat
• Netto-Gewinn: 2 ATP und 2 NADH+H+

Weiterer Weg des Pyruvats:

• Aerob: Transport in Mitochondrien für Citratzyklus und Atmungskette
• Anaerob: Gärung (z.B. Milchsäuregärung oder alkoholische Gärung)

Highlight: Die Glykolyse ist ein universeller Stoffwechselweg, der in fast allen Organismen vorkommt und die Grundlage für weitere energieliefernde Prozesse bildet.

Vocabulary: Stoffwechselregulation auf Enzymebene bezeichnet die Steuerung metabolischer Prozesse durch Beeinflussung der Enzymaktivität, wie es bei der Glykolyse der Fall ist.