Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Biologie Abitur
  3. 3 Stoffwechsel und Energieumsatz
  4. 3.2 Enzyme - die Katalysatoren im Organismus
  5. 3.2.2 Enzym und Substrat bilden einen Komplex
  6. Enzyme

Enzyme

Enzyme sind Biokatalysatoren, die chemische Reaktionen innerhalb eines Organismus beschleunigen. Die meisten Enzyme sind Proteine. Die Wirkung der Enzyme ist in der Regel sehr spezifisch. Zum einen bezieht sich diese Spezifik auf den Reaktionstyp, zum anderen auf die Substrate, deren Umsetzung sie katalysieren. Hochspezifische Enzyme setzen nur ein einziges Substrat um (Substratspezifität), andere besitzen eine enge Kopplung an den Reaktionstyp (Wirkungsspezifität), akzeptieren aber eine Vielzahl verschiedener Substrate. Enzyme „erkennen“ ihre Substrate in sehr charakteristischer Weise. Die Ursache dafür liegt im aktiven Zentrum, das den Substraten eines Enzyms angepasst ist.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Bau und Wirkung der Enzyme basieren auf der Schlüssel-Schloss-Theorie

Enzyme sind meist Proteine, die eine spezifische dreidimensionale Struktur besitzen und als Biokatalysatoren wirken. Sie lassen eine Reaktion durch Absenken der Aktivierungsenergie EA schneller ablaufen, nehmen als typische Katalysatoren jedoch nicht selbst an der Reaktion teil. Im Vergleich zu gewöhnlichen Katalysatoren, die man aus der Chemie kennt, sind Enzyme in der Lage, die Aktivierungsenergie so weit zu senken, dass Reaktionen schon bei Körperwärme sehr schnell ablaufen. Das Temperaturoptimum für die Wirkung von Enzymen des menschlichen Organismus liegt bei 37 °C. Bei höheren Temperaturen verlieren sie ihre Aktivität aufgrund der für Eiweiße charakteristischen Zerstörung der Tertiärstruktur (Denaturierung). Es gibt jedoch auch einige wenige Ausnahmen. 1975 wurde das Eubakterium Thermophilus aquaticus entdeckt, das sich bei 80° C am wohlsten fühlt. Dessen DNA-Polymerase wurde isoliert und wird wegen seiner Thermostabilität in Labors für PCR (eine Technik zur Vervielfältigung von DNA) genutzt.

Enzyme wirken mit hoher Spezifität. Sie erkennen nur ein ganz bestimmtes Substrat (Substratspezifität). In Abhängigkeit von den Eigenschaften des aktiven Zentrums katalysiert ein bestimmtes Enzym nicht jede beliebige Reaktion, sondern setzt das Substrat zu ganz bestimmten Produkten um. Diese Eigenschaft nennt man Wirkungsspezifität.

Enzyme sind Biokatalysatoren, welche wie Katalysatoren generell nicht an der Reaktion, die sie beschleunigen, teilnehmen. Im Vergleich zu anderen Katalysatoren wirken Enzyme mit hoher Spezifität. Ein bestimmtes Enzym katalysiert nicht jede beliebige Reaktion, sondern setzt nur ganz bestimmte Substrate zu ganz bestimmten Produkten um. Diese Eigenschaft nennt man Substratspezifität. Wie erkennt ein Enzym „sein“ Substrat?

Die Erkennung des bestimmten Substrats geschieht nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, welches von EMIL HERMANN FISCHER (1852-1919) 1894 entdeckt wurde. Das aktive Zentrum des Enzyms ist vorgeformt, so dass ein Substrat nur in einer ganz bestimmten Orientierung binden kann. Die Schlüssel-Schloss-Theorie geht vom Zusammenpassen von Molekülen aufgrund ihres komplementären Baus aus. Enzym und Substrat passen zusammen wie der Schlüssel zu einem Schloss. Die Substratbindung wird also ermöglicht, weil die Gestalt des aktiven Zentrums komplementär zu einer Stelle im Substrat passt.

Dieser bildliche Ausdruck hat sich als sehr fruchtbar für die Enzymforschung erwiesen. Er erklärt auf einfache Weise die Substratspezifik der Enzyme. 1958 wurde das Modell von DANIEL E. KOSHLAND JR. weiterentwickelt. Er fand heraus, dass das aktive Zentrum vieler Enzyme erst nach der Bindung mit dem Substrat eine dazu komplementäre Form annimmt. Im dynamischen Prozess erkennt das Enzym das Substrat und passt die Gestalt des aktiven Zentrums an (Induced-Fit). Das Induced-Fit-Modell ist die modernere, mehr zutreffende Theorie.

  • Energetischer Verlauf einer Enzymreaktion:Mittels der Saccharase (Enzym) wird Saccharose und Wasser in sekundenschnelle zu Glucose und Fructose hydrolysiert.
  • Das Schlüssel-Schloss-Prinzip bedingt die Substratspezifität von Enzymen.
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Enzyme." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie-abitur/artikel/enzyme (Abgerufen: 20. May 2025, 17:35 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • EMIL FISCHER
  • Substratspezifik
  • Wirkspezifität
  • Biokatalysatoren
  • DANIEL E. KOSHLAND
  • Schlüssel-Schloss-Prinzip
  • Wirkungsspezifität
  • aktives Zentrum
  • Enzyme
  • Substratspezifität
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Antibiotikaresistenz

Beim Wettlauf um die Bekämpfung von bakteriellen Infektionskrankheiten hat in der Forschung eine neue Runde begonnen. Mit der Entdeckung von Antibiotika Mitte des vorigen Jahrhunderts dachte man, die bakteriellen Infektionskrankheiten für immer besiegen zu können.
Inzwischen haben viele Antibiotika ihre Wirkung verloren. Es sind Bakterienstämme entstanden, die eine Resistenz gegen die Präparate entwickelt haben. Besonders in Krankenhäusern, wo Patienten mit geschwächtem Immunsystem liegen, sind sie zum Problem geworden. Eine Ursache ist die unsachgemäße Verwendung der Antibiotika durch Arzt und Patient.

Fleming und das Lysozym

ALEXANDER FLEMING entdeckte 1922 das Lysozym im Nasensekret des Menschen. Als Enzym schützt es das Körperinnere vor Bakterien, indem es ihre Zellwände zerstört. Es bildet eine einfache Immunschranke gegenüber Bakterien, schützt aber leider nicht vor pathogenen Bakterien.

Wirkung von Penicillin

Penicillin ist ein Antibiotikum. Es wirkt als Inhibitor auf das Bakterienenzym Transpeptidase, das die Quervernetzung in der Bakterienwand steuert. Das Enzym wird blockiert, so dass die Zellwand durchlässiger wird. Die Zelle nimmt osmotisch Wasser auf und platzt. Auf diese Weise werden krankheitserregende Bakterien abgetötet.

Adolf Friedrich Johann Butenandt

* 24.03.1903 in Bremerhaven-Lehe
† 18.01.1995 in München

Adolf Butenandt war einer der bedeutendsten Biochemiker des 20. Jahrhunderts.
Seine Arbeiten zur Erforschung der chemischen Struktur und zur Wirkungsweise der Sexualhormone z. B. Androsteron, Progesteron oder Testosteron waren Bahn brechend.
Er klärte den Tryptophan- Stoffwechsel bei Insekten auf und isolierte in fast zwanzigjähriger Arbeit den Insektenlockstoff des Seidenspinners (Bombyx mori), das Bombykol.
BUTENANDT bekam 1939 (überreicht 1949) gemeinsam mit L. Ruzicka den Nobelpreis für Chemie.

Benennung der Enzyme

Der Begriff „Enzyme“ setzt sich zusammen aus den griechischen Silben en-, was soviel bedeutet wie „in“ und zyme, was heißt Gärungsmittel oder Sauerteig. Ihrer Wirkung und Bedeutung nach werden Enzyme häufig auch als Biokatalysatoren bezeichnet. D.h. sie sind Stoffe biologischen Ursprungs, welche chemische Reaktionen durch Herabsetzung der Aktivierungsenergie beschleunigen ohne selber verbraucht zu werden. Fast alle Enzyme sind Proteine, jedoch gibt es auch andere enzymatisch aktive Substanzen, wie beispielsweise Ribonucleinsäuren (Ribozyme).

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025