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Enzymhemmung
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Enzymhemmung am Beispiel der Katalase

Hier soll die Hemmung des Enzyms Katalase mithilfe von Schwermetallionen gezeigt werden.
Anstelle von Bleisalzen können auch Quecksilbersalze, Cadmiumsalze und andere Schwermetallsalze verwendet werden. Am besten ist dieser Versuch mit Blei- und Quecksilbersalzen durchzuführen.

Geräte:

2 Uhrglasschalen, 1 Becherglas, Pinzette

Chemikalien:

Wasserstoffperoxid 3% (Xi)


Blei(II)-nitrat (N, T)


Kartoffelscheiben

Durchführung:

Man gibt einen halben Spatel Blei(II)-nitrat in ein Becherglas und füllt mit destilliertem Wasser auf 50 mL auf. Nun gibt man eine Kartoffelscheibe in die Lösung und lässt eine Minute stehen. In der Zwischenzeit gibt man in 2 Uhrglasschalen je 10 mL Wasserstoffperoxid.
Dann legt man die Kartoffelscheibe aus dem Becherglas in die eine, eine frisch abgeschnittene Kartoffelscheibe in die andere Uhrglasschale.
Man beobachtet, dass sich das Wasserstoffperoxid an der frischen Kartoffelscheibe zersetzt, an der mit Blei behandelten jedoch nicht.

Entsorgung:

Die Blei(II)-nitratlösung wird mit Natriumcarbonat gefällt und filtriert. Das Filtrat kann verdünnt ins Abwasser gegeben werden. Der Filterkuchen wird entweder aufgearbeitet oder zu den Schwermetallabfällen gegeben.

Erklärung:

Die Kartoffel enthält das Enzym Katalase. Dieses zersetzt Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff.

2 H2O2 ----> 2 H2O + O2

Als enzymatische Gleichung kann man diesen Vorgang auch so formulieren :

2 H2O2 + EnKatalase <----> [EnKatalase-H2O2 Komplex] ---> 2 H2O + O2 + EnKatalase

Enzyme sind also Biokatalysatoren und gehen unverändert aus der Reaktion hervor.
Allerdings sind sie auch für ein bestimmtes Substrat spezifisch. Alle Enzyme bestehen aus Proteinen und haben somit eine Tertiärstruktur. In dieser Tertiärstruktur sind oft Einbuchtungen, wo sich das Substrat einlagern kann. Wird nun ein Schwermetallion hinzugegeben, so bindet dieses an Disulfidbrücken, die die Tertiärstruktur des Enzyms ausmachen, und verändert diese dadurch. So kommt es zu nicht-kompetitiver Enzymhemmung.

Bilder


Die Kartoffelscheibe im Becherglas mit der Blei(II)-nitratlösung


Die "normale" Kartoffelscheibe


Die mit Blei(II)-nitrat behandelte Kartoffelscheibe

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Interessant. Zusätzlich zu deiner Erklärung kann noch ergänzt werden, dass nicht nur die Blockierung der Bindungsstelle auftritt, sondern, dass die Schwermetalle auch als normales Fällungsreagenz agieren, wobei die Disulfidbrücken zwischen den Cysteinen (die die Katalyse hier und da sicher auch besitzt) wie "normale" Suldfide (im Becherglas) gefällt werden. Und jede zusätzliche Zerstörung der eigentlichen Tertiärstruktur ist ja bekanntlich schlecht...

Aber, das zweite Photo kannst du noch austauschen...


mfg

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Sehr interessant dieses Thema!
Ich finde deine Zeichung schematisch allerdings etwas suboptimal. Wenn ich mich nicht irre ist diese Art der Enyzmhemmung ja nicht kompetitiv, d.h. der Inhibitor, in dem Fall Pb2+ Ionen konkurrieren nicht um das aktive Zentrum sondern binden sich an eine andere Stelle des Enzyms, was dann Konformationsänderung zur Folge hat. Deshalb wäre es schön, wenn du anstatt einer Bindungstelle, zwei aufzeichnen würdest, eine die das aktive Zentrum darstellt und eine woran sich das Bleiion bindet. Dann verändert sich durch diese Bindung eben das aktive Zentrum und Katalyse oder Substratbindung finden eingeschränkt / gar nicht statt. Was noch zu verbessern wäre ist, dass du anstatt Pb2+ nur Pb als Inhibitor gezeichnet hast. Solltest du auch noch ändern Wink
Ansonsten sehr schön Wink

PS: Wo ist eigentlich das Biologieforum? Mr. Green

Edit: Ja, da war wohl einer schneller.. Rolling Eyes

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Aber deine Kritik ist genauer, toby...

mfg

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If you discuss enzyme kinetics then you must use a organic dye to measure the amount of enzyme which is present. You have to know exactly how much inhibitor you used for further calculations.

Without these data you couldn't calculate the reaction rate for catalase, turnover number, Vmax, KM, inhibition constant. Also the exact conditions must be described. (pH, temperature, substrate,...)

A graph with both the not inhibited enzyme and with inhibition is in this context needed to provide a scientific answer whether this is a form of competitive inhibition or non - competitive inhibition (using a Lineweaver-Burk or Hanes transformation).

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This is a qualitative experiment. Background information is given as such - not as a finding of the experiment, but to promote deeper understanding of the observations.

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It's just to say that it's not that easy - here are some calculations for the enzyme beta-galactosidase. x = KM Wink







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Enzymhemmung
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