Der Vortrag „Enzyme und Enzymkinetik“ von Dr. rer. nat. Peter Engel ist Bestandteil des Kurses „Medizin Repetitorium Vorklinik“. Der Vortrag ist dabei in folgende Kapitel unterteilt:
Die Enzymklassen sind durch eine bestimmte Reaktionsspezifität gekennzeichnet.
Die Wirkung allosterischer Inhibitoren beruht auf ihrer substratanalogen Struktur.
Ribozyme sind katalytisch aktive RNA-Moleküle.
Bei Coenzymen handelt es sich um kleine Moleküle, die kovalent mit dem Enzymprotein verbunden sind.
Aus der Beteiligung eines bestimmten Coenzyms lässt sich in der Regel die Reaktionsspezifität des Enzyms ableiten.
Hydrolasen bilden eine Unterklasse der Oxidoreduktasen.
Isomerasen besitzen häufig NAD+ als Coenzym.
Coenzyme mit Cosubstrat-Funktion gehen unverändert aus der katalysierten Reaktion hervor.
Lyasen sind eine Unterklasse der Hydrolasen.
Die Aktivierung des Trypsinogens erfolgt direkt nach der Sekretion an der Oberfläche der Acinuszellen, um eine intrazelluläre Aktivierung zu verhindern.
Im Unterschied zu den klassisch-chemischen Katalysatoren verändern Enzyme die Lage des chemischen Gleichgewichts.
Geschwindigkeitskonstanten sind temperaturabhängig.
Die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion wird meistens als Konzentrationsänderung pro Zeit angegeben.
Die Reaktionsgeschwindigkeit einer Reaktion 0. Ordnung verdoppelt sich, bei einer Erhöhung der Konzentration eines Ediktes um den Faktor 2.
Die Halbwertzeit einer Reaktion 1. Ordnung ist abhängig von der Eduktkonzentration.
Die Halbwertzeit einer Reaktion 0. Ordnung verdoppelt sich mit der Verdopplung der Konzentration.
Der radioaktive Zerfall erfolgt nach dem Zeitgesetz 1. Ordnung .
Die Halbwertzeit einer Reaktion 1. Ordnung verdoppelt sich bei Verdopplung der Ausgangskonzentration.
Der Zerfall des ES-Komplexes in P und S ist für die meisten Enzyme der geschwindigkeitsbestimmende Schritt einer enzymkatalysierten Reaktion.
Die Enzymkonzentration hat keinen Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, so lange alle Enzyme mit Substrat besetzt sind.
Die Substratkonzentration hat Einfluss auf die Reaktionsgeschwindigkeit, so lange alle Enzyme mit Substrat besetzt sind.
Die Maximalgeschwindigkeit hängt von der eingesetzten Enzymmenge ab.
Die Maximalgeschwindigkeit hängt nicht von der Substratkonzentration ab.
Bei einer Verdopplung der Substratkonzentration verdoppelt sich auch die Maximalgeschwindigkeit.
Entspricht die Substratkonzentration dem Km-Wert so sind die Konzentrationen von freiem Enzym und Enzym-Substrat-Komplex gleich.
Sind alle Enzyme mit Substrat besetzt, liegt eine Reaktion pseudo- 0. Ordnung vor.
Der Km-Wert besitzt die Dimension einer Konzentration.
Der Km-Wert ist für die meisten Enzyme ein Maß der Affinität des Enzyms für das Substrat.
Der Km-Wert liegt für viele Enzyme im Bereich der Dissoziationskonstanten des ES-Komplexes.
Ein Enzym, das mehrere Substrate mit unterschiedlichen Affinitäten umsetzt, besitzt jedoch nur einen Km-Wert.
Falls v = 0.9 Vmax ist gilt [S]= 9Km.
Bei einer Verdopplung des Substratkonzentration verdoppelt sich auch die Maximalgeschwindigkeit.
Die Michaelis-Menten-Auftragung entspricht dem Konzentrations-Zeit-Diagramm einer enzymkatalysierten Reaktion.
Der apparente Km-Wert bleibt auch in Anwesenheit eines kompetitiven Inhibitors gleich.
Im Lineweaver-Burk-Diagramm verläuft die Gerade beim Einsatz eines kompetitiven Inhibitors steiler verglichen mit der Gerade in Abwesenheit des Inhibitors.
Allosterische Faktoren werden kovalent mit der Seitenkette eines spezifischen Serin-Restes innerhalb eines Proteins gebunden.
Kompetitive Inhibitoren gehören zu den irreversiblen Hemmstoffen.
Renin und Pepsin besitzen einen Asparagin-Rest im aktiven Zentrum.
Die Maximalgeschwindigkeit bleibt beim Einsatz eines kompetitiven Inhibitors unverändert.
Die Phosphorylierung (Interkonversion) von Enzymen führt generell zu einer Aktivierung.
Unter einer limitierten Proteolyse versteht man den begrenzten Abbau eines Proteins.
Pepsin ist ein interkonvertierbares Enzym.
Die Phosphorylierung der Seitenketten von Valin-Resten nennt man Interkonversion.
Kathepsine sind Cystein-Proteasen.
Das Chymotrypsin ist eine Aminopeptidase.
Serinproteasen besitzen einen Serin-Rest im aktiven Zentrum.
Trypsinogen wird im Magen unter dem Einfluss der Salzsäure aktiviert.
Caspasen spalten ihre Substrate hinter Asparaginresten innerhalb der Proteinkette.
Das Trypsin spaltet die Peptidkette nach basischen Aminosäureresten.
Serinproteasen besitzen eine konservierte Anordnung von drei defninierten Aminosäureresten (Asp-His-Ser) im aktiven Zentrum (katalytische Triade).
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... 2.4.2 Enzymaktivität 38 2.4.9 Bedeutung der Michaelis-Menten-Konstanten 42 2.5 Hemmung der Enzymaktivität 45 2.6 Regulation der Enzymaktivität 47 2.6.1 Allosterische Regulation 47 2.6.2 Kovalente Modifikation = Interkonversion 48 2.6.3 Limitierte Proteolyse = ...
... 03 Biochemie 2.1 Enzyme als Biokatalysatoren 2.1.1 Charakteristische Eigenschaften Enzyme •sind Reaktionsbeschleuniger (=Katalysatoren) ...
... Reaktionskoordinate G1 G2 DG=G2-G1<0 •Senkung der Aktivierungsenergie •Substratspezifität •Reaktionsspezifität •pH- und Temperatur- ...
... Biokatalysatoren 2.1.2 Charakteristische Eigenschaften •Isoenzyme sind eng verwandte Enzyme mit sehr ähnlichen Eigenschaften •sie katalysieren zwar identische Umsetzungen, –besitzen ...
... Lactatdehydrogenase Transferasen Übertragung funktioneller Gruppen Hexokinase Hydrolasen Hydrolytische Spaltung Proteasen, Esterasen Lyasen Nichthydrolytische Spaltung Argininosuccinatlyase ...
... Prüfung: PhysiKurs 7 Session 03 Biochemie ...
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... Session 03 Biochemie 2.4.1 Wichtige kinetische Begriffe b) Geschwindigkeitsgleichungen und Reaktionsordnungen ...
... einer Reaktion O. Ordnung ist die Geschwindigkeit unabhängig von der Konzentration •Beispiele: Enzyme und Transporter im gesättigten Zustand (eigentlich pseudonullter Ordnung, ...
... Biochemie 2.4.1 Wichtige kinetische Begriffe b) Geschwindigkeitsgleichungen und Reaktionsordnungen •1. Ordnung •Geschwindigkeitsgleichungen für ...
... hängt die Halbwertzeit von der Konzentration ab 1000 t1/2= 5‘ 500 t1/2= 5‘ 250 t1/2= 5‘ 125 Reaktion 1. Ordnung ...
... Enzymaktivität •der Nachweis und die Quantifizierung eines Enzyms erfolgt meist über dessen katalytische Aktivität •gemessen werden hierzu die Reaktionsgeschwindigkeit und der dazugehörige Substratumsatz ...
... Enzyms entspricht der umgesetzten Stoffmenge pro Stoffmenge Enzym und Zeit
... 03 Biochemie 2.4 Kinetik enzymkatalysierter Reaktionen 2.4.3 Geschwindigkeit enzymkatalysierter Reaktionen – Schlüssel-Schloss-Prinzip ...
... Enzym-Substrat- Komplexes •die meisten enzymatisch katalysierten Reaktionen lassen sich als Abfolge von zwei ...
... 19 Session 03 Biochemie Die 1. Elementarreaktion •Enzyme mit einer ...
... KM-Wert, desto höher die Affinität •der Quotient aus kcat und KM wird als Spezifitätskonstante bezeichnet, und gilt als ...
... 2.4 Kinetik enzymkatalysierter Reaktionen 2.4.5 Konzentrations-Zeit-Diagramm •Konzentrations-Zeit- Diagramm einer enzymkatalysierten Reaktion •Es stellt sich ein ...
... •eine Auftragung der Substratkonzentration gegen die Geschwindigkeit ergibt eine Sättigungskurve, d.h. die Geschwindigkeit nähert sich mit steigender Substratkonzentration einem Maximalwert der als Vmax ...
... & Maximalgeschwindigkeit •die Geschwindigkeit einer enzymkatalysierten Reaktion (v) ist proportional der Konzentration des ES-Komplexes •sind sämtliche Enzyme besetzt (=Sättigungszustand), ist die Maximalgeschwindigkeit (Vmax) erreicht ...
... des Zerfalls des ES-Komplexes Bildung des ES-Komplexes Zerfall des ES-Komplexes
... und Bildungsgeschwindigkeit des ES-Komplexes (1) •Gleichsetzen •Verrechnen der Konstanten •Auflösen nach [ES] •auf beiden Seiten mit kcat multiplizieren •mit v = kcat [ES] •mit ...
... Reaktionsgeschwindigkeit einer enzymkatalysierten Reaktion von der Substratkonzentration bei konstanter Enzymkonzentration
... Session 03 Biochemie 2.4 Kinetik enzymkatalysierter Reaktionen Was passiert, wenn ...
... der Dissoziationskonstanten des ES- Komplexes •in den meisten Fällen ist krück > kcat und damit ein ...
... Kinetik enzymkatalysierter Reaktionen 2.4.9 Bedeutung des KM-Wertes •der KM-Wert –die Michaelis-Menten-Konstante entspricht der Substratkonzentration, bei der ...
... KM- Wert,desto größer die Affinität) –ist unabhängig von der Enzym- und der Substratkonzentration, sondern eine Kenngröße des Enzyms für ein bestimmtes Substrat ...
... PhysiKurs 31 Session 03 Biochemie 2.4 Kinetik enzymkatalysierter ...
... KM-Wertes muss eine Messreihe erstellt werden •es erfolgt die Messung der Bildung des Produktes (dP/dt) bei steigenden ...
... Session 03 Biochemie O O O O O [S] v Vmax ...
... sind substratanaloge Verbindungen •die inhibierende Wirkung des Inhibitors hängt von der Affinität des Inhibitors und seiner vorliegenden ...
... der Enzymaktivität 2.5.1 Kompetitive Inhibitoren - Vmax bleibt unverändert Merke! - die Kurve wird steiler, wenn weniger Enzymmoleküle ...
... die DNA-Synthese und damit die Vermehrung von Zellen •die Acetylcholinesterase lässt sich kompetitiv z.B. durch Physostigmin inhibieren (reversible Cholinestrerase-Inhibitoren) •kompetitive Inhibitoren der HMG-CoA-Reduktase (= Statine) werden zur Therapie der Hypercholesterinämie ...
... PhysiKurs 38 Session 03 Biochemie 2.5 Hemmung ...
... Enzymaktivität •langfristig –Induktion –Repression •kurzfristig –Limitierte Proteolyse ...
... 40 Session 03 Biochemie 2.6 Regulation der Enzymaktivität 2.6.1 ...
... Interkonversion – kovalente Modifikation Ser OH Ser OPO3 2- ...
... Biochemie Trypsinogen (inaktiv) Enteropeptidase - N-terminales Hexapeptid Trypsin (aktiv) Chymotrypsin Trypsin Elastase aktiviert die ...
... •Induktion – die Enzymmenge wird durch vermehrte Synthese gesteigert •Repression ...
... 03 Biochemie 2.7 Proteasen 2.7.1 Allgemeine Eigenschaften •Proteasen katalysieren die Spaltung von ...
... Komplementkaskade • Vertreter der Gerinnungskaskade Aspartylproteasen • Renin • Pepsin • HIV-Protease Cysteinproteasen • Caspasen • Kathepsine ...
... gehören zusammen mit den Serin- Esterasen (Acetyl-Cholin-Esterase) zu den Serin- Hydrolasen •Serin-Proteasen besitzen einen Serin-Rest im aktiven Zentrum •Während der Katalyse ist das ...