Solange Substrat zur Bindung verfügbar ist, beschleunigt eine Erhöhung der Enzymkonzentration die enzymatische Reaktion. Sobald das gesamte Substrat gebunden ist, wird die Reaktion durch eine weitere Erhöhung der Enzymkonzentration nicht mehr beschleunigt, da keine zusätzlichen Enzyme mehr binden können.

Wie funktionieren Enzyme？

Ein Enzym ist ein katalytisches Protein, das die chemische Reaktion beschleunigen kann, ohne im Reaktionsprozess verändert zu werden. Während des Reaktionsprozesses wird keine Bindung zwischen dem Enzym und dem Substrat gebildet, sodass das Enzym in seine ursprüngliche Form zurückkehrt und erneut verwendet werden kann. Das Enzym bindet über das aktive Zentrum an das Substrat und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex. Sie sind in der Reaktion und auch bezüglich des Substrats, an das sie binden, sehr spezifisch. Wenn die Form des Substrats zum aktiven Zentrum des Enzyms passt, ist die Funktion des Enzyms korrekt, und ihre Funktion hängt von ihrer dreidimensionalen Struktur ab. Sie erleichtern das Eintreten der Reaktion, indem sie die Aktivierungsenergie senken und mehr Moleküle aktivieren, wodurch die Katalyse durchgeführt wird.

Auswirkung der Enzymkonzentration

Die Konzentration des Enzyms ist bei chemischen Reaktionen wichtig, da sie benötigt wird, um mit dem Substrat zu reagieren. Oft kann eine kleine Menge Enzym eine große Menge Substrat umsetzen. Mit zunehmender Enzymkonzentration steigt jedoch auch die Effektivität der aktiven Zentren, sodass diese aktiven Zentren die Substratmoleküle in Produkte umwandeln. Das bedeutet im Wesentlichen, dass, wenn die Enzymkonzentration erhöht werden soll, ein Überschuss an Substrat vorhanden sein muss, was wiederum bedeutet, dass die Reaktion unabhängig von der Substratkonzentration sein muss.

Reaktion nullter Ordnung

Um den Einfluss einer erhöhten Enzymkonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit zu untersuchen, muss das Substrat im Überschuss vorhanden sein; d. h. die Reaktion muss unabhängig von der Substratkonzentration sein. Jede Änderung der Menge des gebildeten Produkts über einen bestimmten Zeitraum hängt dann von der vorhandenen Enzymmenge ab. Grafisch kann dies wie folgt dargestellt werden:

Abbildung 1. Die Reaktionsgeschwindigkeit nullter Ordnung ist unabhängig von der Substratkonzentration.

Diese Reaktionen werden als „Reaktionen nullter Ordnung“ bezeichnet, da die Geschwindigkeiten unabhängig von der Substratkonzentration sind. Die Produktbildung erfolgt mit einer Geschwindigkeit, die linear zur Zeit ist. Die Zugabe von mehr Substrat erhöht die Geschwindigkeit nicht. Bei Kinetik nullter Ordnung führt eine Verdopplung der Messzeit zu einer Verdopplung der Produktmenge.

Die Menge des in einer Reaktion vorhandenen Enzyms wird durch die von ihm katalysierte Aktivität gemessen. Die Beziehung zwischen Aktivität und Konzentration wird von vielen Faktoren wie Temperatur, pH-Wert usw. beeinflusst. Ein Enzym-Assay muss so gestaltet sein, dass die beobachtete Aktivität proportional zur vorhandenen Enzymmenge ist, sodass die Enzymkonzentration der einzige begrenzende Faktor ist. Dies ist nur erfüllt, wenn die Reaktion nullter Ordnung ist.

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