Eigenschaften der Enzyme
Enzyme sind Biokatalysatoren. Wie die in der Chemie eingesetzten Katalysatoren sind sie in der Lage, die Aktivierungsenergie herabzusetzen und so die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Ein Katalysator geht immer unverändert aus der durchgeführten Reaktion hervor.
Meist sind Enzyme Proteine, es gibt aber auch sogenannte Ribozyme (Enzyme aus RNA-Material -> Entstehung des Lebens).
Enzymreaktionen finden im aktiven Zentrum statt
Die eigentliche Reaktion findet im aktiven Zentrum des Enzyms statt. Dieses aktive Zentrum besteht aus nur wenigen Aminosäureresten, die aber genau die chemischen Eigenschaften besitzen, die notwendig sind, um das Substrat zu binden und umzuwandeln. Beispiel: ba8-Barrel besitzt insgesamt ca. 250 Aminosäuren, davon bilden drei das aktive Zentrum. Übrigens sind die katalytisch aktiven Reste im aktiven Zentrum im Laufe der Entwicklungsgeschichte konserviert worden. Das heißt, Enzyme, die die gleiche Funktion ausüben, zeigen Übereinstimmungen in ihren aktiven Zentren.
Was ist das Besondere am aktiven Zentrum?
- Das aktive Zentrum ist ein wasserfreier Reaktionsraum. Die oftmals reaktionsbehindernde Hydrathülle um Substrate wird entfernt.
- Das aktive Zentrum gewährleistet die korrekte räumliche Anordnung des Substrats innerhalb des Enzyms.
- Die Aminosäurereste im aktiven Zentrum binden das Substrat in optimaler Orientierung, wodurch die Aktivierungsenergie herabgesetzt wird.
- Im aktiven Zentrum können Aminosäurereste Ladungen des Substrats übernehmen oder umlagern. Dadurch können Bindungen einfacher gespalten werden.
- Durch die spezifische strukturelle Anpassung des aktiven Zentrums wird die Aktivierungsenergie einer Reaktion gesenkt.
Aktivierungsenergie
Erst wenn ein gewisser Energiebetrag überwunden wird, kann die Reaktion ablaufen = AKTIVIERUNGSENERGIE.
Coenzyme als Partner in der enzymatischen Reaktion
Viele der katalysierten Reaktionen benötigen die Hilfe von Coenzymen. Dabei sind die Redoxäquivalente NAD+/NADH+H+ und FAD/FADH2 am häufigsten vertreten. Die kleinmolekularen Nichtproteinverbindungen sind am Reaktionsgeschehen beteiligt und stellen z.B. Elektronen oder Protonen zur Verfügung bzw. nehmen diese auf. Coenzyme müssen nach jeder Reaktion regeneriert werden, daher ist die Bezeichnung Cosubstrat eigentlich zutreffender. Enzyme tragen ebenso prosthetische Gruppen, das sind fest in der Proteinstruktur gebundene Ionen wie z.B. Ca2+, Mg2+, Zn2+, die z.B. bei der Bindung des Substrats mithelfen.
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