Enzymaktivität - Dauer der Enzymaktivität

Lolgirl · Anmeldungsdatum: 26.10.2011 Beiträge: 42

Meine Frage:
Hallo ich brauche eure Hilfe für ein Protokoll zu Enzymen.
Und zwar war die Frage warum hört die Enzymsktivität nach einer gewissen Zeit auf.
Meine erste Hypothese: Je mehr Enzym, desto schneller hört die Enzymaktivität auf, da das Substrat durch mehr Enzyme schneller verbraucht wird.
2. Hypothese: je weniger Substrat desto schneller hört die Enzymaktivität auf, da das Sbstrat schneller verbraucht ist.

Meine Ideen:
Das klang für mich am Anfang sehr logisch, bei genauerem Nachdenken kam mir aber in den Kopf, dass eine höhere Sibstratkonzentration die Schnelligkeit einer Reaktion begünstig, da die Wahrscheinlichkeit, dass Substrat und Enzym sich treffen dadurch größer ist. Und umgekehrt, dass bei einer geringen Konzentration die Wahrscheinlichkeit und die Geschwindigkeit geringer sind.
Aber welcher der Ansätze ist jetzt richtig?
Ist die die Geschwindigkeit bei höherer Konzentration schneller und hört dadurch die Aktivität auch schneller auf, obwohl dann auch mehr Substrat verbraucht werden muss?? Oder hört die Aktivität bei geringerer Konzentration schneller auf weil weniger Substrat verbraucht werden muss, obwohl die Reaktionsgeschwindigkeit geringer ist?

Hedera · Anmeldungsdatum: 08.03.2011 Beiträge: 657

Deine beiden Hypothesen sind identisch.

Ob du nun sagst du hast eine höhere Enzymkonzentration im Vergleich zum Substrat, oder aber ob du sagst du hast weniger Substrat im Vergleich zu deiner Entymkonsentration, ist die selbe Hypothese, nur anders formuliert.

Dein anderer Ansatz mach mehr Sinn, hängt aber auch mit deiner ersten Hypothese zusammen.

Enzyme katalysieren nur die chemische Reaktion und diese ist abhängig vom Substrat.
relativ viel Substrat gegenüber Enzym führt zu einer hohen Effizienz.
Nimmt das Substrat dann mit der Zeit ab wird immer weniger Substrat pro Zeit umgesetzt.
Ein wichtiger Punkt bei Enzymen ist immer ihrer Haltbarkeit. Es gibt Enzyme die sehr instabil sind. Andere sind sehr stabil. Das führt dazu, dass du Enzymspezifische Aktivitätszeiten hast. Zerfällt dein Enzym, ist die Reaktion natürlich auch hin und somit deine Reaktionszeit beeinflussen.

Lolgirl · Anmeldungsdatum: 26.10.2011 Beiträge: 42

Hallo Danke für deine Antwort
Ja, dass die Hypothesen identisch sind ist mir bewusst es geht nur darum ob sie stimmen
Ist dies jetzt der Fall oder nicht?🤔

Hedera · Anmeldungsdatum: 08.03.2011 Beiträge: 657

Natürlich spielt das Verhältnis von Substrat zu Enzym eine Rolle.
Undzwar genau so, wie du es sagst.
Wenn ein Substratüberschuss herrscht, dann läuft die Reaktion mit maximaler Umsatzrate.
Je geringer die Konzentration wird, desto mehr sinkt die Umsatzrate, weil es eben "unwahrscheinlicher" wird, dass Substrat und Enzym "zusammen kommen".
Die Zeit bis 100% Substrat umgesetzt ist, hängt allerdings in einer anderen Weise davon ab. Je mehr Enzym da ist, desto mehr wird natürlich pro Zeit ungesetzt. Das heißt ein Überschuss an Enzym führt dazu, dass du schnell deine 100% Umgesetzt hast.

Du musst dir hier klar machen, dass Umsatzrate und Reaktionszeit nicht das Gleich sind.

Umsatzrate ist Substrat mol/s.
Reaktionszeit ist die Zeit die es benötigt um 100% Produkt zu erstellen.
Und je höher die Umsatzrate, desto kürzer die Reaktionszeit.

Lolgirl · Anmeldungsdatum: 26.10.2011 Beiträge: 42

Okei aber jetzt mal angenommen bei der einen Reaktion ist doppelt so viel Substrat vorhanden wie bei der anderen.
Dann ist die Geschwindigkeit zu Beginn bei Reaktion 1 viel höher, aber doch nur bis dann auch die Hälfte von dem Substrat verbraucht ist. Die 2. Reaktion ist zu beginn zwar langsamer hat doch aber einen gewissen "Vorsprung" zu Reaktion 1, da die Geschwindigkeit bei Reaktion 1 ja erst die Hälfte vom Substrat verbrauchen muss bis die Bedingungen gleich sind und Reaktion 2 schon bei der Hälfte startet

PaGe · Moderator Anmeldungsdatum: 19.03.2007 Beiträge: 3549 Wohnort: Hannover

Eben das schreibt auch Hedera. Beim Ansatz mit viel Substrat ist die Umsatzrate (Reaktionsgeschwindigkeit) anfangs höher als beim Ansatz mit weniger Substrat.
Wenn man sich nun aber anschaut, wie lange die Enzyme brauchen, um 100% des Substrats umzusetzen, gibt es natürlich bei dem Ansatz mit mehr Substrat mehr zu tun und daher dauert es länger (Reaktionszeit). Und deine Annahme, dass die Umsatzrate des Ansatzes mit viel Substrat in etwa der Umsatzrate des Ansatzes mit weniger Substrat entspricht, wenn dessen Anfangskonzentration erreicht wird, ist im Grundsatz auch korrekt. Manchmal können die bereits gebildeten Produkte aber das Enzym in ihrer Arbeit behindern, sodass sie sogar etwas niedriger sein könnte. Aber diesen Aspekt klammern wir jetzt am besten erst einmal aus.

Für den Organismus sind allerdings immer nur Umsatzraten interessant, da man nie den Zustand erreichen wird, dass 100% umgesetzt wurden. Lebewesen befinden sich in einem Fließgleichgewicht. Ständig werden Stoffe aufgenommen und nicht zu verwendende Produkte (oder nicht benutzte Substrate) abgegeben.
Die Frage ist eher, wie schnell bestimmte Substrate in benötigte Produkte umgesetzt werden können.

Wenn du dich mit den Glucosetransportern (nicht komplett mit den Enzymen gleichzusetzen, aber doch sehr ähnlich) beschäftigst, kannst du feststellen, dass es sehr unterschiedliche Transporter gibt, die bei unterschiedlichen Substratkonzentration unterschiedlich "reagieren". Der eine kann bei geringen Glucosekonzentrationen bereits annährend seine Maximalgeschwindigkeit erreichen, wird aber dann bei höheren Konzentrationen nicht mehr wirklich schneller. Andere sind bei geringen Konzentrationen eher langsam, können bei höheren Konzentrationen eine viel höhere Maximalumsatzrate erreichen. (Begründung: Der erste Transporter bindet das Substrat sehr gut, braucht dann aber seine Zeit für das Umklappen und dafür das Produkt wieder loszuwerden. Der andere bindet das Substrat nicht so gut/fest, kann dann aber schnell umklappen und wird das Produkt auch wieder besser los, sodass er schneller für das nächste Molekül zur Verfügung steht.)