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Enzyme und ihre Wirkung 06:43 min

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Transkript Enzyme und ihre Wirkung

Hallo und ganz herzlich willkommen! In diesem Video geht es um „Enzyme und ihre Wirkung“. Was sind Enzyme Manche chemische Reaktionen Edukt → Produkt laufen sehr langsam ab. Durch einen Katalysator kann man die Reaktionsgeschwindigkeit v beträchtlich erhöhen. Für biochemische Reaktionen benötigt man Biokatalysatoren. Man nennt sie Enzyme. Aus einem Edukt (man sagt Substrat) entsteht über eine Gleichgewichtsreaktion ein Produkt. Was sind Enzyme? Enzyme sind meist Proteine. Es gibt aber auch Ausnahmen. Die RNA ist ein Beispiel. Wirkungsweise von Enzymen Die Lage des Gleichgewichts wird durch das Enzym nicht verändert.

Betrachten wir den Reaktionsablauf einer exergonen Reaktion. Die freien Enthalpien von Substrat und Produkt bleiben unverändert. Das Substrat bild mit dem Enzym einen Komplex. Dadurch wird die freie Aktivierungsenthalpie ∆G≠ herabgesetzt.

Substratspezifität und Wirkungsspezifität Der Katalysator Schwefelsäure katalysiert fast jede Veresterung eines Alkohols mit einer Carbonsäure. Enzyme verhalten sich anders. Amylase beschleunigt die Hydrolyse von Stärke, lässt Cellulose hingegen unverändert. Dieses Verhalten, eine Reaktion von nur einer von mehreren ähnlichen Verbindungen zu katalysieren, nennt man Substratspezifität. Amylase wirkt substratspezifisch. Das Enzym Chymotrypsin der Bauchspeicheldrüse spaltet die Polypeptidkette. Die Hydrolyse geschieht allerdings nur an Stellen, wo sich Phenylalanin, Tyrosin oder Tryptophan befinden. Die Fähigkeit eines Enzyms, eine Reaktion nur mit bestimmten Reaktionspartnern zu katalysieren, nennt man Wirkungsspezifität. Enzyme katalysieren somit substratspezifisch und wirkungsspezifisch.

Enzymwirkungsmodelle Jedes Enzym besitzt ein so genanntes aktives Zentrum. Dort gestaltet sich die eigentliche katalytische Wirkung. Dafür möchte ich zwei wichtige Beispiele. Schloss – Schlüssel – Prinzip: Enzym und Subtrat fügen sich zusammen wie es bei Schloss und Schlüssel geschieht. Anderenfalls ist das Enzym wirkungslos. Induced Fit: Nach dieser Vorstellung genügt es, wenn Enzym und Substrat „vorgeformt“ sind. Durch Annäherung werden beide „passend gemacht“ und können miteinander interagieren wie beim Schloss – Schlüssel – Prinzip.

Temperatur und Aktivität Für jede enzymatische Reaktion gibt es eine optimale Temperatur. Bei Amylase und Protease liegt sie bei etwa 50 °C. Zunächst steigt die Aktivität (Reaktionsgeschwindigkeit), erreicht ein Maximum, um dann abzunehmen. Das Enzym wird denaturiert (zerstört). Man nennt diese Eigenschaft Wirkungsspezifität. pH – Wert und Aktivität Die Aktivität von Enzymen ist stark abhängig vom pH – Wert. Das ist darauf zurückzuführen, dass Proteine Polyelektrolyte sind. Es gibt ein pH – Wert – Optimum in der Nähe von 7.

Zusammenfassung 1. Enzyme sind Biokatalysatoren. 2. Sie katalysieren substratspezifisch und wirkungsspezifisch. 3. Für die Interaktion von Enzym und Substrat gibt es einfache Modelle. 4. Die katalytische Aktivität eines Enzyms besitzt ein Temperaturoptimum. 5. Die katalytische Aktivität eines Enzyms besitzt ein pH – Wert -Optimum. Das War es wieder für heute. Ich wünsche euch alle Gute und viel Erfolg!

Tschüs Euer André

3 Kommentare
  1. Tolles Video sehr verständlich erklärt!

    Von Inga Schellenberg, vor 10 Monaten
  2. Dieses Video hat mir sehr geholfen daaaaanke!!! ;)

    Von Der Mü, vor etwa 3 Jahren
  3. Super Video! Danke :)

    Von Huyen N., vor fast 4 Jahren

Enzyme und ihre Wirkung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Enzyme und ihre Wirkung kannst du es wiederholen und üben.

  • Definiere den Begriff Enzym.

    Tipps

    Enzyme wirken beschleunigend auf viele Prozesse im Körper.

    Biochemische Prozesse sind oft Gleichgewichtsreaktionen.

    Lösung

    Enzyme wirken in unserem Körper bei vielen biochemischen Prozessen. Als Biokatalysatoren beschleunigen sie die ablaufenden Gleichgewichtsreaktionen. Dabei beeinflussen sie die Lage des Gleichgewichts nicht.

  • Gib Eigenschaften von Enzymen wieder.

    Tipps

    Enzyme wirken katalytisch.

    Enzyme wirken entweder nur bei genau einer Verbindung oder an einer genauen Stelle verschiedener Verbindungen.

    Lösung

    Enzyme beschleunigen biochemische Reaktionen, da sie als Biokatalysatoren wirken. Enzyme werden vom Körper selbst nach Vorschrift der DNA hergestellt. Daher sind Enzyme fast ausschließlich Proteine. Damit diese Biokatalysatoren optimal wirken können, ist es wichtig Temperatur und pH-Wert in gewissen Grenzen zu halten. Sehr hohes Fieber und eine Azidose können daher sehr gefährlich sein und wichtige Stoffwechselprozesse zum Erliegen bringen.

  • Beschrifte das Energiediagramm einer enzymkatalysierten Reaktion.

    Tipps

    Der Berg in der Mitte des Diagramms stellt die Aktivierungsenergie dar.

    Es handelt sich um eine exotherme Reaktion. Die Produkte weisen also weniger Energie auf als die Edukte.

    Lösung

    Du siehst in dem Diagramm bildhaft gezeigt, dass ein Katalysator die Aktivierungsenergie einer Reaktion herabsetzt. Der Katalysator geht dabei Zwischenverbindungen ein, die zur Bildung weniger Energie benötigen als die normale Aktivierungsenergie. So kann die Reaktion einfacher gestartet werden und läuft schneller sowie kostengünstiger ab.

  • Begründe den Einsatz eines Katalysators in Kraftfahrzeugen.

    Tipps

    Warum sind Autoabgase schädlich?

    Für eine Verbrennung wird ausreichend Sauerstoff benötigt.

    Lösung

    Autoabgase sind für einen großen Teil der Verschmutzung unserer Atmosphäre verantwortlich. Um die Schadstoffe zu verringern, wurde der Kat eingeführt. Es handelt sich dabei um einen Metallkatalysator, an dessen großer Oberfläche die Schadstoffe reagieren können. Aufgrund dieser Erfindung ist der Schadstoffausstoß von Kraftfahrzeugen deutlich gesunken.

  • Gib an, wie ein Katalysator eine chemische Reaktion beeinflusst.

    Tipps

    Das Diagramm zeigt den energetischen Verlauf einer Reaktion mit und ohne Katalysator.

    Ein Katalysator beschleunigt zwar eine chemische Reaktion, die Lage des Gleichgewichts bleibt aber unverändert.

    Lösung

    Katalysatoren werden besonders gern bei chemischen Reaktionen im großen Maßstab eingesetzt. Sie erhöhen die Wirtschaftlichkeit von Produktionsprozessen enorm. Sie nehmen dabei keinen Einfluss auf die Ausbeute, verkürzen aber die Zeit bis zur Einstellung des Gleichgewichts. Katalysatoren setzen die Aktivierungsenergie herunter, indem sie energetisch günstige Zwischenverbindungen eingehen. Auch das macht eine Großproduktion günstiger. Nach der Reaktion sind die Zwischenverbindungen wieder aufgelöst und der Katalysator liegt unverbraucht vor und kann erneut eingesetzt werden.

  • Stelle das Schlüssel-Schloss-Prinzip dar.

    Tipps

    Zu Beginn nähert sich das Substrat dem Enzym an.

    Am Ende liegt das Substrat gespalten vor.

    Lösung

    Ein Enzym besitzt meist ein aktives Zentrum. In dieses passt dann genau ein Substrat, wie z.B. ein bestimmtes Kohlenhydrat. Es passt in das Enzym wie der Schlüssel ins Schloss. Hat das Substrat angedockt, beginnt die Spaltung an der vorgesehenen Stelle. Nach der Spaltung entfernt sich das Substrat wieder vom Enzym und macht Platz für ein neues Substrat.