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- Die Behandlung von Mehrsubstratreaktionen ist ein Teilgebiet der Enzymkinetik. Enzyme arbeiten im Normalfall mit mehreren Substraten, die zu einem oder mehreren Produkten umgesetzt werden. Die Umsetzung nur eines Substrates ist die absolute Ausnahme (Beispiel: Hydrolase- und Isomerasereaktionen). Dennoch bezieht sich die zentrale Gleichung der Enzymkinetik, die Michaelis-Menten Beziehung, – strikt genommen – auf diesen Ausnahmefall. Als Prototyp einer enzymatischen Umsetzung soll hier die Reaktion der Lactatdehydrogenase (LDH) besprochen werden, das heißt die Umsetzung des Pyruvats mit NADH,H+ zu Lactat und NAD+ (Kopfzeile in Abb. 1), wobei Pyruvat (B) und NADH,H+ (A) die Rolle der beiden (Co-)Substrate und Lactat (Q) bzw. NAD+ (P) die Rolle der beiden Produkte spielen. Steht man vor der Aufgabe, die enzymkinetischen Parameter (Michaeliskonstanten oder Km-Werte genannt) für beide Substrate zu ermitteln, so ist das klassische Vorgehen das folgende:
* der Km-Wert für Pyruvat ergibt sich, indem die Pyruvatkonzentration in Gegenwart eines großen Überschusses (Sättigungskonzentration) des Zweitsubstrates NADH,H+ variiert wird;
* der Km-Wert für NADH,H+ wird entsprechend bestimmt, indem die NADH,H+-Konzentration in Gegenwart eines sättigenden Überschusses von Pyruvat ermittelt wird. Datei:Wallace1.png Abb. 1: Mehrsubstratreaktion am Beispiel der LDH-Reaktion: Variation beider Substrate A: Substratumsatz von Pyruvat durch LDH bei drei nicht-sättigenden Konzentrationen von NADH,H+ (A3>A2>A1). Im Lineweaver-Burk Diagramm entsteht scheinbar das Muster einer nichtkompetitiven Inhibition.B: sekundäre Auftragung, in der die Achsenabschnitte (Rauten)aus Teil A zur Bestimmung des Km-Wertes für das zweite Substrat (NADH,H+) dienen Eine Alternative ist die Variation beider Substrate nach dem in Abb. 1 gezeigten Schema, das heißt die schrittweise Erhöhung der Pyruvat-Konzentration in Gegenwart einer jeweils anderen, nicht-sättigenden Konzentration von NADH,H+. Ein solches Vorgehen hat den speziellen Vorteil, dass es zusätzlich Informationen über den Reaktionsmechanismus liefert. Damit betreten wir die „hohe Schule der Enzymkinetik“ – gewiss ein Abschnitt der schwierig zu vermitteln ist und auch kaum mehr vermittelt wird. Wenn dieser Versuch hier dennoch unternommen wird, dann um den klassischen Weg aufzuzeigen, auf dem enzymatische Grundfunktionen aufgeklärt werden können und aufgeklärt wurden. Auch heute noch lassen sich derartige Erkenntnisse durch moderne Verfahren (Strukturanalysen) zwar untermauern, aber kaum ersetzen. (de)
- Die Behandlung von Mehrsubstratreaktionen ist ein Teilgebiet der Enzymkinetik. Enzyme arbeiten im Normalfall mit mehreren Substraten, die zu einem oder mehreren Produkten umgesetzt werden. Die Umsetzung nur eines Substrates ist die absolute Ausnahme (Beispiel: Hydrolase- und Isomerasereaktionen). Dennoch bezieht sich die zentrale Gleichung der Enzymkinetik, die Michaelis-Menten Beziehung, – strikt genommen – auf diesen Ausnahmefall. Als Prototyp einer enzymatischen Umsetzung soll hier die Reaktion der Lactatdehydrogenase (LDH) besprochen werden, das heißt die Umsetzung des Pyruvats mit NADH,H+ zu Lactat und NAD+ (Kopfzeile in Abb. 1), wobei Pyruvat (B) und NADH,H+ (A) die Rolle der beiden (Co-)Substrate und Lactat (Q) bzw. NAD+ (P) die Rolle der beiden Produkte spielen. Steht man vor der Aufgabe, die enzymkinetischen Parameter (Michaeliskonstanten oder Km-Werte genannt) für beide Substrate zu ermitteln, so ist das klassische Vorgehen das folgende:
* der Km-Wert für Pyruvat ergibt sich, indem die Pyruvatkonzentration in Gegenwart eines großen Überschusses (Sättigungskonzentration) des Zweitsubstrates NADH,H+ variiert wird;
* der Km-Wert für NADH,H+ wird entsprechend bestimmt, indem die NADH,H+-Konzentration in Gegenwart eines sättigenden Überschusses von Pyruvat ermittelt wird. Datei:Wallace1.png Abb. 1: Mehrsubstratreaktion am Beispiel der LDH-Reaktion: Variation beider Substrate A: Substratumsatz von Pyruvat durch LDH bei drei nicht-sättigenden Konzentrationen von NADH,H+ (A3>A2>A1). Im Lineweaver-Burk Diagramm entsteht scheinbar das Muster einer nichtkompetitiven Inhibition.B: sekundäre Auftragung, in der die Achsenabschnitte (Rauten)aus Teil A zur Bestimmung des Km-Wertes für das zweite Substrat (NADH,H+) dienen Eine Alternative ist die Variation beider Substrate nach dem in Abb. 1 gezeigten Schema, das heißt die schrittweise Erhöhung der Pyruvat-Konzentration in Gegenwart einer jeweils anderen, nicht-sättigenden Konzentration von NADH,H+. Ein solches Vorgehen hat den speziellen Vorteil, dass es zusätzlich Informationen über den Reaktionsmechanismus liefert. Damit betreten wir die „hohe Schule der Enzymkinetik“ – gewiss ein Abschnitt der schwierig zu vermitteln ist und auch kaum mehr vermittelt wird. Wenn dieser Versuch hier dennoch unternommen wird, dann um den klassischen Weg aufzuzeigen, auf dem enzymatische Grundfunktionen aufgeklärt werden können und aufgeklärt wurden. Auch heute noch lassen sich derartige Erkenntnisse durch moderne Verfahren (Strukturanalysen) zwar untermauern, aber kaum ersetzen. (de)
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- Die Behandlung von Mehrsubstratreaktionen ist ein Teilgebiet der Enzymkinetik. Enzyme arbeiten im Normalfall mit mehreren Substraten, die zu einem oder mehreren Produkten umgesetzt werden. Die Umsetzung nur eines Substrates ist die absolute Ausnahme (Beispiel: Hydrolase- und Isomerasereaktionen). Dennoch bezieht sich die zentrale Gleichung der Enzymkinetik, die Michaelis-Menten Beziehung, – strikt genommen – auf diesen Ausnahmefall. Datei:Wallace1.png (de)
- Die Behandlung von Mehrsubstratreaktionen ist ein Teilgebiet der Enzymkinetik. Enzyme arbeiten im Normalfall mit mehreren Substraten, die zu einem oder mehreren Produkten umgesetzt werden. Die Umsetzung nur eines Substrates ist die absolute Ausnahme (Beispiel: Hydrolase- und Isomerasereaktionen). Dennoch bezieht sich die zentrale Gleichung der Enzymkinetik, die Michaelis-Menten Beziehung, – strikt genommen – auf diesen Ausnahmefall. Datei:Wallace1.png (de)
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