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Enzymkinetik
Enzyme nehmen in Biologie und Biochemie aus verschiedenen Gründen eine Schlüsselrolle ein. Praktisch alle Reaktionen im Organismus werden durch Enzyme katalysiert; eine enzymatische Fehlfunktion kann somit einen dramatischen Einfluss auf den gesamten Organismus haben. Als Katalysatoren kommen Enzyme in der Regel nur in geringen Mengen vor; ihre Gewinnung in benötigten Mengen ist somit häufig nur mit rekombinanten Methoden möglich. Enzyme sind die Zielmoleküle für Arzneimittel; eine genaue Kenntnis der kinetischen Eigenschaften eines Enzyms ist eine unerlässliche Voraussetzung bei der Entwicklung hochspezifischer Wirkstoffe.
Die Messung der Enzymaktivität liefert Information über die Geschwindigkeit einer Enzymreaktion unter standardisierten, optimalen Bedingungen mit Substrat in sättigender Konzentration. Einen besseren Einblick in den Mechanismus einer Enzymreaktion gewinnt man jedoch aus der Bestimmung der Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit v von der Substratkonzentration [S], vom pH-Wert , und von der Temperatur.
Die in diesen Versuch verwendeten Phosphatasen zeigen geringe Substratspezifität. Saure Phosphatasen kommen in Leukozyten, in der Prostata und in Osteoklasten vor. Alkalische Phosphatasen findet man im Darm, in der Leber, in Nierentubulus-Zellen und in Osteoblasten. Ihre natürlichen Substrate sind Phosphatester wie AMP, Zuckerphosphate usw. Für kinetische Untersuchungen eignen sich auch künstliche Substrate, so der hier verwendete synthetische p-Nitrophenylphosphatester. Das bei der Hydrolyse dieses Esters freiwerdende p-Nitrophenol kann im alkalischen pH-Bereich als gelbes p-Nitrophenolat-Anion bei 405 nm photometrisch bestimmt werden.
Mit den Experimenten sollen folgende Ziele erreicht werden:
- Erklären können, wie die Michaelis-Menten Gleichung experimentell erarbeitet wird
- Verstehen, warum die katalytische Aktivität eines Enzyms pH abhängig sein kann
Theoretische Grundlagen
- Enzymreaktionen
- Photometrie
