Warum erfordert das Leben auf der Erde enzymatisch katalysierte Stoffwechselreaktionen?

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Das hat mehrere Gründe.

Zum einen würden die allermeisten biochemischen Reaktionen ohne Katalyse überhaupt nicht oder nur sehr langsam ablaufen. Katalysatoren setzen die Aktivierungsenergie herab und erleichtern so die Bildung des Übergangszustandes. Die Substrate einer biochemischen Reaktion binden ans aktive Zentrum des Enzyms und bewirken dort eine Konformationsänderung. Dadurch werden die Substratmoleküle in eine räumliche Nähe zueinander gebracht, die sie für gewöhnlich nicht einnehmen würden und können miteinander reagieren. Das kann man sich ein bisschen so vorstellen wie zwei Personen, die mit verbundenen Augen in einem riesigen Ballsaal umherirren. Unter normalen Voraussetzungen würden die beiden nur sehr selten einander "treffen". Ein Enzym ist wie eine dritte Person, die die beiden anderen "einfängt" und an den Händen nimmt und sie dann zusammen führt.

Zum anderen können durch die Katalyse über Enzyme biochemische Reaktionen sehr viel spezifischer und damit kontrollierter ablaufen. Die Atmungskette z. B. ist letzten Endes nichts anderes als eine Knallgasreaktion, also die Verbindung von Wasserstoff mit Sauerstoff zu Wasser. Vielleicht hat dein Lehrer im Chemieunterricht die Knallgasreaktion schon einmal vorgeführt oder du hast ein Video davon im Internet gesehen? Wenn ja, dann weißt du, dass das eine sehr heftige Reaktion ist und dass der Name nicht von ungefährt kommt. Diese Reaktion darf im Körper aber nicht so heftig ablaufen, es würde die Zelle sonst regelrecht auseinander reißen. Sie läuft deshalb äußerst kontrolliert über viele verschiedene Zwischenschritte ab, die alle von unterschiedlichen Enzymen katalysiert werden.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Biologiestudium, Universität Leipzig

Weil die Stoffwechselreaktionen, aus denen lebende Zellen ihre Energie gewinnen, beispielsweise die Reaktionen der Atmungskette (die größtenteils in den Mitochondrien stattfinden) ohne enzymatische Katalysatoren entweder viel zu langsam oder überhaupt nicht ablaufen würden.

Einige Gifte (z.B. Blausäure), die direkt ein Enzyme der Atmungskette inaktivieren, gehören zu den stärksten Zellgiften überhaupt.

Das entscheidende an den Enzymreaktionen ist die Reaktionsgeschwindigkeit - die Katalysatoren sorgen für diese schnellen Reaktionen..

LA

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