Wann denaturieren Enzyme(Proteine)?
Hei,
Wenn man sich die Enzymaktivität in Abhängigkeit der Temperatur anschaut dann sieht man ja das die Enzymaktivität nach dem Optimum abnimmt. Heißt das nichts anderes als Denaturieren also das Abnehmen der Enzymaktivität ? Und kann mir jmd den Begriff Enzymaktivität erklären?
5 Antworten
Möglichst weit vom Optimum eben oder unter extremen chemischen/physikalischen Bedingungen. Betrachte die Faktoren, die sich in pH-Wert, Ionenkonzentration und Temperatur gliedern lassen.
Beispiele wären:
sehr saures Milieu, starke Oxidationsmittel (Fluor, KMnO4...), hohe Temperaturen brechen Bindungen ebenfalls auf, hohe Ionenkonzentration zerstört die Sekundär- und Tertiärstruktur, ungünstige Chemikalien/Katalysatoren, ionisierende Strahlung
Du musst hier zwischen Zerstörung bzw Änderung ihrer Chemie und der Denaturierung/Umlagerung der natürlichen Strukturen unterscheiden.
Das gilt übrigens auch für andere organische Stoffe: Zucker können starke Säuren etwa gar nicht ab. Die DNA löst sich auch oft bei nicht so optimalen Bedingungen auf. Kohlenstoffverbindungen sind nur im Lebewesen unter Optimalbedingungen wirklich stabil. Schon geringe Temperaturschwankungen können das ganze Molekül zerstören: das ist der Grund, warum man ab 42 C° oft an Denaturierung von Eiweißen stirbt.
Ich bedanke mich bei dir, doch alles ist viel zu kompliziert. Ich verstehe das nicht. Bei Enzymen ist ja der Temperatur optimum bei 37° C also beim Menschen danach fällt die Aktivität ja . Heißt das Fallen der Aktivität Denaturieren?
Das war wohl etwas missverständlich: die Aktivität steigt bei vielen, aber nicht allen Enzymen (Stichwort RGT-Regel) noch weiter an bis etwa 50-70 C°. Da ist ist die Aktivität geschätzt 10-20 mal so hoch; zB beim Maischen beim Bierbrauen mittels Amylase, die auch im Mensch vorkommt.
Die Enzymaktivität sagt im Prinzip aus, wie viele Substrate umgesetzt werden. Sprich, wenn sie höher ist, werden mehr Substrate umgesetzt.
In Abhängigkeit von der Temperatur:
Generell gibt es die RGT Regel, die besagt, dass die Enzymaktivität alle 10°C ungefähr das doppelte bis dreifache zunimmt. Es ist zwar bei jedem Enzym anders aber bei ca. 50 °C ist der Optimalwert erreicht. Das heißt bei dieser Temperatur werden am schnellsten Substrate umgesetzt. Bei einer Überschreitung des Optimalwertes, werden die Wasserstoffbrücken zerstört und die Tertiärstruktur (räumlich) wird zerstört. Somit geht die Substratspezifität verloren, das bedeutet, dass das Substrat nicht mehr in das Enzym passt. Somit kann es nicht mehr in Produkte umgesetzt werden
Jein. Denaturierung betrifft die temperaturbedingte Veränderung der Sekundär-, Tertiär-, und Quartärstruktur. Das heißt, dass Protein verändert seine Form. Meistens funktioniert es danach auch nicht mehr. Die Temperatur ab der die Aktivität abnimmt, sagt nur aus, wann die Denaturierung der Proteine/Enzyme einsetzt. Das heißt nicht, dass alle vorhandenen Proteine ab dieser Temperatur denaturieren. Nur dass bereits welche vorliegen. Je weiter die Aktivität fällt, desto mehr denaturierte Proteine sind da.
das heißt doch das abnehmen der Enzymaktivität=Denaturierung ist oder?
Ne, eben nicht. Denaturierung hat quasi nur zwei Zustände. kaputtes enzym oder noch funktionsfähig. also denaturiert und nicht denaturiert. die aktivität geht nur runter weil manche enzyme schon denaturiert sind. aber die abnahme ist nicht die denaturierung
Zum ersteren: ja
Letzteres: https://de.wikipedia.org/wiki/Katalysatoraktivit%C3%A4t
Nein.
Jedes Enzym hat ein Temperatur Optimum, wo es die meiste Aktivität hat, also am besten funktioniert.
Wenn ein Enzym bei einer bestimmten (höheren) Temperatur denaturiert, dann ist es kaputt. Dann wird es auch keinerlei Aktivität mehr entwickeln, wenn man es wieder in seinen optimalen Temperatur Bereich abkühlt!
Bei einer höheren Temperatur geht das Enzym ja nicht gleich kaputt: es fängt stärker an zu schwingen, es verdrehen sich ein paar Untereinheiten, S-S-Bindungen gehen flöten, Substrate docken nicht mehr richtig an... Erst wenn Du es richtig brätst, dann zerbröselt es für immer!