Hemmung einer enzymatischen Reaktion Montag, 18. Januar 2010

Hemmung einer enzymatischen Reaktion

Kompetitive Hemmung Nichtkompetitive Hemmung Allosterische Enzymregulation

Enzymhemmung

Michaelis-Menten-Auftragung Lineweaver-Burk-Auftragung

Kompetitive Hemmung eines Enzyms

Michaelis-Menten-Auftragung Lineweaver-Burk-Auftragung

Nichtkompetitive Hemmung eines Enzyms

Kinetik

V

[S]

Allosterische Enzymregulation

Kinetik

V

[S]

Allosterische Enzymregulation

Kinetik

V

[S]

Allosterische Enzymregulation

Kinetik

V

[S]

V _max

K _0,5 V _max

1 2

Allosterische Enzymregulation

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

Vorteile allosterischer Enzymregulation

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

80%

30%

80%

30%

Vorteile allosterischer Enzymregulation

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

80%

30%

80%

30%

Vorteile allosterischer Enzymregulation

V

[S]

V

[S]

Normale Regulation Allosterische Regulation

80%

30%

80%

30%

Vorteile allosterischer Enzymregulation

V

[S]

Allosterische Aktivierung/Inhibition

Allosterische Enzymregulation

V

[S]

Allosterische Aktivierung/Inhibition

+ Aktivator

Allosterische Enzymregulation

+ Inhibitor V

[S]

Allosterische Aktivierung/Inhibition

+ Aktivator

Allosterische Enzymregulation

• aktives Zentrum

• fixieren Substrate reversibel

• erniedrigen die Aktivierungsenergie einer Reaktion

• substratspezifisch wirkungsspezifisch

• regulierbar

• Enzyme sind charakterisierbar durch:

• katalysierte Reaktion

• Michaeliskonstante

• Isoelektrischer Punkt

• Kofaktorbedarf der katalysierten Reaktion

Enzyme – Zusammenfassung

Atmung !

Energiegewinnung bei Heterotrophen

GTP

GDP

Stärke/Glykogen Fette Proteine Fettsäuren

Acetyl- CoA

FADH₂

Glukose

Pyruvat

α-Ketoglutarat

Citrat- Zyklus

NADH + H⁺ NADH + H⁺

ATP

NADH + H⁺

Aminosäuren

Glutaminsäure

FADH₂ NADH + H⁺

NADH + H⁺

Pyruvat

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Glykolyse

Herkunft von Glukose-6-P

Bereitstellung von Glukose für die Glykolyse

Glykogen/Stärke

Glukose-6-P Glukose-1-P

Saccharose

Glc( α 1 →β 2)Fru Glukose

Glukose-6-P

Phosphorylase

Phosphoglucomutase

Hexokinase

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

energiereicher Thioester!

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Phosphorolyse!

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Substratkettenphosphorylierung

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Hexokinase

Glukose

ATP

OH OH HO

CH₂OH

OH

O OH OH HO

O–CH₂ P

OH

Glukose-6-P

HO OH CH₂

OH O Glc-6-P-

Isomerase

Fructose-6-P

Phosphofructo- kinase

ATP

HO OH

CH₂–O P

OH O

Fructose-1,6-bisphosphat

C O

HC OH HC OH HO CH

CH₂OH O–CH₂

P P O–CH₂

CH₂–O P

CH₂–O P

C O CH₂–O P HC OH

CH₂–O P C

O H

Dihydroxyaceton- phosphat Glycerinaldehyd-3-

phosphat

96%

4%

Triosephosphat- Isomerase HC OH

CH₂–O P C

O S–GAPDH

GAPDH HC OH

CH₂–O P C

OHS–GAPDH H

NADH+H

HC OH CH₂–O P C

O O P

3-Phosphoglycerin- 1-phosphat

O OH

ATP

glycerat- kinase

C O OH Phospho-

glycerat- O OH O OH

Glykolyse – Abbau von Glukose zu Pyruvat

Phosphorylierung von Glucose – 1 ATP Phosphorylierung von Fructose-6-P – 1 ATP

pro Hexose entstehen 2 Triosen:

GAPDH-Reaktion 1 NADH + H ⁺ x2

Substratketten-Phosphorylierung 1 ATP x2 + 2 ATP

PEP-Kinase-Reaktion 1 ATP x2 + 2 ATP

pro Hexose in Summe + 2 ATP

+ 2 NADH + H ⁺

Glykolyse – Energiebilanz

GTP

GDP

Stärke/Glykogen Fette Proteine Fettsäuren

Acetyl- CoA

FADH₂

Glukose

Pyruvat

α-Ketoglutarat

Citrat- Zyklus

NADH + H⁺ NADH + H⁺

ATP

NADH + H⁺

Aminosäuren

Glutaminsäure

FADH₂ NADH + H⁺

NADH + H⁺

Pyruvat

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Glykolyse

ATP

GTP

GDP

Stärke/Glykogen Fette Proteine Fettsäuren

Acetyl- CoA

FADH₂

Glukose

Pyruvat

α-Ketoglutarat

Citrat- Zyklus

NADH + H⁺ NADH + H⁺

ATP

NADH + H⁺

Aminosäuren

Glutaminsäure

FADH₂ NADH + H⁺

NADH + H⁺

Pyruvat

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Glykolyse

ATP

COO C CH

H OH COO

C CH

O

Pyruvat

NADH+H ⁺

NAD

Lactat Lactat-DH

Milchsäure-Gärung

Anaerobe NADH-Regeneration: Gärung

COO C CH

H OH COO

C CH

O

Pyruvat

NADH+H ⁺

NAD

Lactat Lactat-DH

Milchsäure-Gärung

Anaerobe NADH-Regeneration: Gärung

H C CH

O H

C OH

CH

COO

C CH

O

NADH+H ⁺

NAD

Alkohol-DH CO ₂

Pyruvat- Decarboxylase

Alkoholische Gärung

GTP

GDP

Stärke/Glykogen Fette Proteine Fettsäuren

Acetyl- CoA

FADH₂

Glukose

Pyruvat

α-Ketoglutarat

Citrat- Zyklus

NADH + H⁺ NADH + H⁺

ATP

NADH + H⁺

Aminosäuren

Glutaminsäure

FADH₂ NADH + H⁺

NADH + H⁺

Pyruvat

Energiegewinnung bei Heterotrophen

Glykolyse

Mitochondrien

Mitochondrium: "Energiefabrik" der Zelle