Biologie Klausur: Enzyme und Stoffwechsel
Aufgabe 1: Alkoholabbau in Leberzellen
Alkohol ist weltweit die meistkonsumierte Droge und wird mithilfe des Enzyms Alkoholdehydrogenase (ADH) in der Leber abgebaut. Dieses Enzym ermöglicht es, größere Mengen Alkohol zu konsumieren, da es den zelltoxischen Trinkalkohol Ethanol abbaut. Der Alkoholabbau in einer Leberzelle erfolgt stufenweise und wird in Abbildung 1 dargestellt. Dabei wird Ethanol zunächst zu Acetaldehyd und anschließend zu Acetat oxidiert, das dann zu Acetyl CoA reagiert und im Citratzyklus weiter abgebaut wird.
Aufgabe 2: Regulierung der Enzymaktivität
Die Aktivität von Enzymen ist entscheidend für den Stoffwechsel von Zellen, Geweben und Organen. Die Enzymaktivität kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, und die Enzyme können durch Regulation bedarfsgerecht gesteuert werden.
Faktoren, die die Enzymaktivität beeinflussen
Die Enzymaktivität ist von verschiedenen Faktoren abhängig, darunter die Enzym- und Substratkonzentration, die Temperatur und der pH-Wert.
Einfluss auf die Enzymaktivität
Die Enzymaktivität kann unter verschiedenen Bedingungen stark variieren, obwohl die Enzym- und Substratkonzentration gleich bleiben. Dies ist auf die allosterische Regulation zurückzuführen, bei der die Aktivität der Enzyme durch die Bindung bestimmter Effektoren gezielt verändert werden kann.
Allosterische Enzyme und Effektoren
Allosterische Enzyme haben eine besondere Struktur, die es ihnen ermöglicht, ihre Aktivität durch die Bindung von Effektoren zu verändern. Dies wird in Abbildung 3 dargestellt, wo die gegensätzliche Wirkung von Aktivator und Inhibitor auf die Reaktion eines allosterischen Enzyms mit dem Substrat zu sehen ist.
Zusammenfassung
Die Regulierung der Enzymaktivität ist entscheidend für den Stoffwechsel und die Funktion von Enzymen. Die Substratspezifität und Wirkungsspezifität von Enzymen können durch allosterische Regulation gezielt beeinflusst werden, was eine bedarfsgerechte Steuerung des Stoffwechsels ermöglicht. Dies ist besonders wichtig, da Enzyme maßgeblich am Abbau von Alkohol und anderen Stoffwechselprozessen beteiligt sind.
