Enzyme als Biokatalysatoren

Definition und Funktion

Enzyme ermöglichen den Ablauf der Lebensprozesse und werden als Biokatalysatoren bezeichnet.
Sie gehören zur Stoffgruppe der Proteine, auch Eiweiße genannt, und kommen in den Zellen aller Lebewesen vor.
Proteine bestehen aus Aminosäureketten.
Enzyme beschleunigen Stoffwechselreaktionen und senken die Aktivierungsenergie der zu reagierenden Teilchen.

Katalysatoren beeinflussen die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, indem sie die Aktivierungsenergie herabsetzen.
Aktivierungsenergie: Energie, die benötigt wird, um einen Übergangszustand zu erreichen, damit eine Reaktion stattfindet.
Abbildung 1 veranschaulicht die Verringerung der Aktivierungsenergie durch einen Katalysator.

Enzyme binden spezifisch an ein Molekül, das Substrat, an der Andockstelle, dem aktiven Zentrum.
Schlüssel-Schloss-Prinzip: Enzym und Substrat passen zusammen.
Im aktiven Zentrum werden Substratmoleküle gespalten oder verknüpft, wodurch Produkte entstehen.
Enzyme sind wirkungsspezifisch: Ein Substrat wird immer auf dieselbe Weise zu den gleichen Produkten umgewandelt.
Enzym und Produkte trennen sich nach der Reaktion; das Enzym bleibt unverändert und kann erneut reagieren.

Ohne Katalysator ist der Übergangszustand energetisch höher.
Mit Katalysator wird die Aktivierungsenergie reduziert, wodurch die Reaktion erleichtert wird.

Dokument entstand in Kooperation zwischen Oberstufenprofil Ökosystemforschung und Kinderforscher an der TUHH.
Genutzte Schulbücher:
- Baron et al. (2010): Genetik.
- Philipp et al. (2010): Ökologie.