Enzymsubstratkomplex Definition

Der Enzymsubstratkomplex ist ein temporäres Molekül, das gebildet wird, wenn ein Enzym in perfekten Kontakt mit seinem Substrat kommt. Ohne sein Substrat hat ein Enzym eine etwas andere Form. Das Substrat bewirkt eine Konformationsänderung oder Formänderung, wenn das Substrat in das aktive Zentrum eintritt. Das aktive Zentrum ist der Bereich des Enzyms, der schwache Bindungen mit dem Substrat eingehen kann. Diese Formänderung kann zwei oder mehr Substratmoleküle zusammen zwingen oder einzelne Moleküle in kleinere Teile aufspalten. Die meisten Reaktionen, die Zellen verwenden, um am Leben zu bleiben, erfordern, dass die Aktionen von Enzymen schnell genug ablaufen, um nützlich zu sein. Diese Enzyme sind direkt in der DNA des Organismus kodiert.

Der Enzymsubstratkomplex ist aus mehreren Gründen äußerst wichtig. Erstens ist der Enzymsubstratkomplex nur vorübergehend. Dies bedeutet, dass das Substrat, sobald es sich verändert hat, nicht mehr an das Enzym binden kann. Die Produkte werden freigesetzt und das Enzym ist bereit für ein weiteres Substratmolekül. Ein einzelnes Enzym kann millionenfach wiederholt arbeiten, was bedeutet, dass nur eine kleine Menge Enzym in jeder Zelle benötigt wird.

Enzyme sind komplexe Moleküle, wie kleine Maschinen, die für einen Zweck bestimmt sind. Aus einer Kette von Aminosäuren aufgebaut, erfährt diese lange Kette Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Aminosäuren und verdreht und verwandelt sich in komplexe Strukturen. Diese Strukturen können wie Scharniere, Keile und alle möglichen anderen Formen funktionieren, die bestimmte Reaktionen beschleunigen sollen. Verschiedene Mutationen führen zu leicht unterschiedlichen Formen von Enzymen. Bei Mutationen, die für den Organismus vorteilhaft sind, wird der Enzymsubstratkomplex in einer Weise verändert, die die Produktleistung oder die Funktion des Enzyms als Ganzes beeinflusst. Diese Veränderung im Organismus ist nur dann von Vorteil, wenn sie dem Organismus irgendwie hilft, sich mehr zu vermehren.Enzyme werden normalerweise nach dem Substrat benannt, auf dem sie arbeiten, und haben das Suffix -ase, um zu bezeichnen, dass sie Enzyme sind. Jedes Enzym hat eine bestimmte Spezifität für das Substrat, auf dem es arbeitet, was bestimmt, an welche Moleküle es binden kann. Einige Moleküle, die in ihrer Struktur dem Substrat ähnlich sind, können im aktiven Zentrum stecken bleiben, da sie nicht die vom Enzym beabsichtigte Reaktion eingehen können. In diesem verzogenen Enzymsubstratkomplex bindet der kompetitive Inhibitor an das Enzym und hemmt dessen weitere Wirkung. Andere Inhibitoren kopieren das Substrat nicht, sondern modifizieren das Enzym auf andere Weise, so dass der Enzymsubstratkomplex nicht gebildet werden kann.

Beispiele für Enzymsubstratkomplex

Amylase und Amylose

Amylose ist ein komplexer Zucker, der von Pflanzen produziert wird. In unserem Speichel ist ein Enzym, Amylase, verwendet, um Amylose auseinander zu brechen. Amylase verwendet ein Substratmolekül Amylose und einen Cofaktor eines Wassermoleküls, um einen Enzymsubstratkomplex herzustellen. Der Komplex reduziert die Menge an Energie, die benötigt wird, um die Reaktion zu starten, was die Zeit erhöht, in der es passiert. Ein typisches Zuckermolekül würde Millionen von Jahren brauchen, um auseinanderzubrechen, wenn es nicht die Wirkung von Enzymen wie Amylase gäbe.

Tatsächlich sind Enzyme so wichtig für die Verdauung der Lebensmittel, die wir essen, dass unser Körper ein Enzym für fast jede Art von Nahrung produziert, auf die der Körper evolutionär vorbereitet ist. Neue Lebensmittel werden schlecht verarbeitet, weil die Enzyme keine Zeit hatten, ihre Effizienz anzupassen. Zum Beispiel führt die moderne Ernährung von verarbeiteten Lebensmitteln zu einer Adipositas-Epidemie, weil die Prozessnahrungsmittel reich an leicht zugänglichen Nährstoffen sind, aber nur zu den Wegen, die zur Fettspeicherung verwendet werden. Infolgedessen leidet ein Großteil der Bevölkerung an gewichtsbedingten Krankheiten. Viele Ernährungswissenschaftler drängen auf natürlichere, pflanzliche Vollwertkostdiäten, die dazu neigen, die Enzyme zu unterstützen, die unser Körper auf natürliche Weise entwickelt hat.

Allosterische Regulation in Enzymen

Obwohl die schnelle Bildung des Enzymsubstratkomplexes für die meisten Reaktionen wichtig ist, ist es in einigen Fällen wichtig, das Enzym „auszuschalten“, um Energie oder Ressourcen zu sparen. Viele Enzyme werden auf diese Weise reguliert, um genau die richtige Menge an Energie und Produkten bereitzustellen. Einer der wichtigsten Orte, an denen dies geschieht, ist die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP) oder dem Molekül, das zelluläre Prozesse mit Energie versorgt. Viele der Enzyme in dem Weg, der ATP erzeugt, werden durch ATP inaktiviert. Auf diese Weise schaltet sich das Enzym ab, wenn zu viel ATP produziert wird. Dies wird als Feedback-Hemmung oder die Fähigkeit zur Selbstregulierung bezeichnet. Auf die gleiche Weise, Die Enzyme können durch die Anwesenheit von Adenosindiphosphat ADP reaktiviert werden, ein ATP, das eine Phosphatgruppe verwendet hat, um Energie für einen Prozess oder eine Reaktion bereitzustellen.Viele körperliche Prozesse werden auf diese Weise gesteuert, und der Enzymsubstratkomplex kann in diesen Fällen nur mit den richtigen Molekülen gebildet werden. Viele der Cofaktoren, die Enzyme aktivieren, sind Vitamine, Mineralien und andere anorganische Moleküle, die in der Nahrung vorhanden sind.

• Enzym – Protein-Katalysatoren, die die Aktivierungsenergie senken und biologische Reaktionen beschleunigen.
• Substrat – Das Molekül oder Atom, auf das ein Enzym einwirkt.
• Aktivierungsenergie – Die Energie, die benötigt wird, damit eine Reaktion beginnt.
• Katalysator – Jedes Molekül oder jede Substanz, die die Aktivierungsenergie einer bestimmten Reaktion senkt.

Quiz

1. Kohlenmonoxid ist ein gefährliches Molekül zum Einatmen. In Ihrem Blutkreislauf kann Kohlenmonoxid in Ihre Zellen gelangen und sich fest mit Eisen verbinden, einem Cofaktor eines wichtigen Enzyms bei der Produktion von ATP. Ohne diese Enzymfunktion kann ATP nicht gebildet werden. Warum funktioniert das Enzym nicht?
A. Der Enzymsubstratkomplex kann nicht gebildet werden.
B. Das Kohlenmonoxid verhindert, dass Sauerstoff in die Lunge gelangt.
C. Es kann immer noch, sobald es bewirkt, dass das Kohlenmonoxid eine Reaktion zu unterziehen.

2. Einige Enzyme produzieren ein einzelnes Produkt aus zwei Substratmolekülen. In diesen Enzymen werden die Substrate in das aktive Zentrum geladen, der Enzymsubstratkomplex wird gebildet und ein einzelnes Produkt wird freigesetzt. Kann dieser Prozess umgekehrt ablaufen, wie in, kann das Produkt in das Enzym geladen und in zwei Produkte aufgeteilt werden?
A. Ja
B. Nein
C. Hängt vom Enzym ab

3. Welches der folgenden Enzyme ist ein Enzym?
A. Lactose
B. Lactase
C. Lactol