Bedeutung Enzyme, Geltung RGT-Regel?
Hallo,
ich habe bei einer in Bio Schwierigkeiten, da ich nichts über das Thema in Enzyme weiß. (Das liegt daran, dass mehrere Klassen zusammengemischt wurden und wir das noch nicht behandelt haben) Was die RGT-Regel ist habe ich bereits verstanden.
Die Aufgabe lautet:
Erläutern Sie die biologische Bedeutung von Enzymen. Erklären Sie anschließend die Tatsache, dass die RGT-Regel für Lebewesen nur in einem Temperaturbereich von ca. 0 GRD C bis 50 Grad C anwendbar ist.
Ich wäre über eine Erklärung unendlich dankbar.
Viele Grüße
1 Antwort
Hi,
ja, dazu sollten wir uns diesen Graph einmal anschauen:
Enzyme sind Stoffe biologischen Ursprungs (i.d. Regel Proteine), die chemische Reaktionen beschleunigen. Ihre Bedeutung in der Biologie liegt darin, dass sie den Ablauf von Stoffwechselprozessen ermöglichen. Daher verfügt jede Zelle über eine genetisch festgelegte Enzymausstattung.
Jede chemische Reaktion wird in ihrer Geschwindigkeit gesteigert, wenn die Temperatur zunimmt. Das wird durch den roten Graphen dargestellt, die RGT-Funktion. Der rote Graph bezieht sich auf die linke y-Achse.
Das was für chemische Reaktionen im Allgemein gilt, gilt im übertragenen Sinne auch für Stoffwechselprozesse in Organismen. D.h. die Reaktionsfolge von Stoffwechselwegen in Organismen unterliegen auch dem Zusammenhang von Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur (rot).
Wenn die Temperatur um 10° steigt, z.B. von 10°C auf 20°C, verdoppelt sich ca. die Reaktionsgeschwindigkeit. Das ist die Kernaussage der "RGT-Regel" (in der grünen Überschrift, ist "G" und "T" vertauscht, ist von einem Schüler).
Chemische Reaktionen in Organismen (Stoffwechselreaktionen) werden also durch spezielle Proteine (Enzyme) unterstützt und diese reagieren ebenfalls temperaturabhängig. Der durch den roten Graphen dargestellte Zusammenhang zwischen Reaktionsgeschwindigkeit und Temperatur gilt in Organismen nur in einem bestimmten Temperaturbereich. Das wird deutlich, wenn man den grünen Graph betrachtet, die relative Aktivität. Die relative Aktivität ist Ausdruck der Stabilität eines Enzyms (rechte y-Achse), sie nimmt mit steigender Temperatur ab. Diese Abnahme der Aktivität eines Enzyms sinkt ab ca. 42°C relativ zügig bis auf 0, weil in diesem Temperaturbereich die Raumstruktur des Enzymproteins zerstört wird, man sagt auch das Enzym (Protein) wird denaturiert. Das Enzym wird dadurch inaktiviert. Daher gilt die RGT-Regel für Lebewesen nur bis ca. 50°C. Die blaue Kurve der Enzymaktivität folgt links der RGT-Funktion (rot) und rechts der Abnahme der relativen Aktivität. Dazwischen zeigt das Enzym ein Temperaturoptimum, die blaue Spitze, hier bei ca. 35°C.
Der Ursprung des Graphen ist nicht so gut zu erkennen, daher schauen wir einmal die Enzymaktivität der Amylase, einem Enzym des Speichels an:
Bild: https://hoffmeister.it/index.php/biologiebuch?start=42
Den Verlauf kennst du nun schon, Optimum bei etwa 37°, das Optimum liegt ca. bei unserer Körpertemperatur, zu warm: Inaktivierung, hier schon bei 45°C. Nun sieht man aber, das bei 0° auch 0 Aktivität ist. Bei Temperaturen unter 0°C gefriert Wasser und die Enzymaktivität und damit auch die Lebensprozesse kommen (abgesehen von wenigen Ausnahmen von besonders angepassten Spezialisten) ebenfalls zum Erliegen. LG
Hi, ich wollte fragen, ob die Reaktionsgeschwindigkeit (rote Kurve) die Reaktion ist die von dem Enzym katalysiert wird. Oder ist die rote Kurve irgendeine chemische Reaktion im Körper?
Wow. Ich danke vielmals für Ihre Hilfe und Mühe! Jetzt konnte ich das super nachvollziehen.