E + S [ES] E + P Enzyme

Bildung eines reversiblen Enzym-Substrat-Komplexes (ES) ist Voraussetzung für die Umsetzung des

Substrates (S) in ein

Produkt (P)

E + S [ES] E + P

Enzyme

Michaelis-Menten-Kinetik

v_max = [ES] _max

Enzymkinetik

v = v

[S]

K

+ [S]

t [P]

v = d[P]

dt v = –d[S]

dt

Messung des zeitlichen Ablaufs biochemischer Reaktionen

Enzymkinetik

t [P]

v = dt d[P]

Messung des zeitlichen Ablaufs biochemischer Reaktionen

[E] = const.

[S] wird schrittweise erhöht

Enzymkinetik

Michaelis-Menten-Auftragung

[E] = const.

v ~ [ES]

v _max = [ES]_max

E + S [ES] E + P

Enzymkinetik

Michaelis-Menten-Auftragung

[E] = const.

v ~ [ES]

v _max = [ES]_max

E + S [ES] E + P

Enzymkinetik

Michaelis-Menten-Auftragung

Enzymkinetik

Michaelis-Menten-Auftragung

mehr Enzym

Enzymkinetik

0,5v

=

v

[S]

K

+ [S]

0,5v

(K

+ [S]) = v

[S]

0,5v

K

+ 0,5v

[S] = v

[S]

0,5v

K

= v

[S] - 0,5v

[S]

0,5v

K

= 0,5v

[S]

K

= [S]

v = v

[S]

K

+ [S]

Michaelis-Menten-Auftragung

Enzymkinetik

Michaelis-Menten-Konstante

K

•  experimentell bestimmbar als diejenige Substratkonzentration [S], bei der die Reaktionsgeschwindigkeit halbmaximal ist

•  charakteristische Größe eines Enzym/Substrat-Paares

•  unabhängig von [E] und [S] in der Reaktion

•  hat die Einheit mol/l (M)

•  je höher die Bindungsaffinität des Enzyms zum Substrat ist, desto kleiner ist die K_M !

10

M 10

M

Enzymkinetik

A B C D E

Um 90% Maximalgeschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion zu erreichen, muß die Substratkonzentration betragen:^!

A.  gleich K_M B.  5 K_M

C.  4,5 K_M D.  9 K_M E.  90 K_M

X

0,9v

=

v

[S]

K

+ [S]

0,9v

(K

+ [S]) = v

[S]

0,9v

K

+ 0,9v

[S] = v

[S]

0,9v

K

= v

[S] – 0,9v

[S]

0,9v

K

= [S]

9 K

= [S]

v = v

[S]

K

+ [S]

K

= 0,1v

[S]

0,9v

0,1v

Vmax!

v

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 [S]

90% Vmax!

80% Vmax!

K_M

A B C B, C B, D

Was ist ein K_M-Wert?^!

A.  Eine nummerische Konstante für die Umrechnung von Grad Celsius in Kelvin.

B.  Eine charakteristische Kenngröße für die Affinität eines Enzyms zu einem Substrat.

C.  Die Michaelis-Menten-Konstante..

D.  Die Substratkonzentration, bei der v_max am größten ist.

Examensfrage !

X

Enzyme arbeiten bei einem Temperaturoptimum

Aber!!!

Enzymatische Reaktionen werden bei 25°C gemessen

Enzyme

Enzyme arbeiten bei einem pH-Optimum

Enzymatische Reaktionen werden am pH-Optimum gemessen

Enzyme

•  katalysieren dieselbe Reaktion

•  unterscheiden sich durch Aminosäuresequenzen

•  können verschiedene Affinitäten (K_M) zum Substrat haben

•  können innerhalb derselben Zelle auftreten

•  Isoenzym-Muster können sich im Laufe der Entwicklung einer Zelle verändern

Isoenzyme

Hemmung einer enzymatischen Reaktion

Kompetitive Hemmung Nichtkompetitive Hemmung Allosterische Enzymregulation

Enzymhemmung

Michaelis-Menten-Auftragung

  scheinbare Änderung der K_M

  gleiche v_max

Lineweaver-Burk-Auftragung

Kompetitive Hemmung eines Enzyms

Michaelis-Menten-Auftragung

  gleiche K_M

  geringere v_max

Lineweaver-Burk-Auftragung

Nichtkompetitive Hemmung eines Enzyms

S P1 P2 P3 P4

E1 E2 E3 E4

Produkthemmung

Sequenzmodell

E S ES E P

Allosterische Enzymregulation