Substratspezifität von Enzymen

Zum Begriff der Spezifität bei Enzymen

• Als Einzelabschnitte unter dem Oberbegriff der Enzymspezifität können Sie sich in der Regel all jene Faktoren vorstellen, die dazu führen, dass Enzyme eines Organismus in ihr aktives Zentrum normalerweise nur eine beschränkte Substratanzahl aufnehmen können.

• Grundlage hierfür bildet das Schlüssel-Schloss-Modell. So hat die Forschung festgestellt, dass ein funktionierender Organismus in weiten Teilen auf komplementären Strukturen aufbaut, welche wie Schlüssel und Schloss ineinandergreifen, um eine biologische Funktion zu erfüllen. Die Fügung von Enzym und Substrat zählt dabei zu den ersten Phänomenen, die unter dem Schlüssel-Schloss-Konzept beschrieben wurden.

• Die Enzymspezifität kann nun weiter unterschieden werden. Jene Unterscheidung meint vor allem eine Kategorisierung nach Faktoren der Spezifität. Allen gemeinsam ist die Tatsache, dass Enzyme nur eine beschränkte Anzahl von Substraten binden können, was über den Begriff der Komplementarität von Substrat und Enzymzentrum erklärt wird.

• Die Unterkategorisierung der Enzymspezifität meint nun vor allem eine nähere Beschreibung all jener Komplementaritätsfaktoren, die für die Bindung von Enzymen und Substraten eine Rolle spielen. So ist für eine solche Bindung sowohl eine geometrisch komplementäre Struktur als auch eine elektronisch komplementäre vonnöten.

• Unter ersterer Komplementarität versteht man die Tatsache, dass nur Substrate mit einer speziellen Form und Größe von einem Enzym gebunden werden können. Hier spielen ferner die chemischen Funktionsgruppen eine Rolle, in die einzelne Substrate eingeordnet werden können.

• Die elektronische Komplementarität hingegen bezieht sich auf die elektrostatische Wechselwirkung zwischen Enzym und Substrat. So sollen intramolekulare Kräfte vonnöten sein, um eine Bindung zwischen Enzymzentrum und Substrat herzustellen, welche wiederum auf Komplementarität im Sinne der elektrostatischen Wechselwirkung aufbauen.

Substratspezifität als Unterart der Enzymspezifität

• Neben der Gruppenspezifität und der Stereospezifität von Enzymen gilt die Substratspezifität derselben als eine Unterart des Oberbegriffes Enzymspezifität. Alle drei Unterarten sind ferner unter den Begriff der Wirkungsspezifität zusammenzufassen. Jene bezeichnet die Katalysation einer chemischen Reaktion durch den spezifischen Aufbau eines gegebenen Enzyms.
• Gruppenspezifität und Stereospezifität beziehen sich nun beide auf solche Enzyme, die aus mehr als nur einem einzigen Substrat aufgebaut werden können. Substratspezifität meint im Zusammenhang einen Enzymaufbau aus nur einem einzigen Substrat. Ein solcher Aufbau resultiert daraus, dass ein aktives Enzymzentrum aufgrund der weiter oben beschriebenen Komplementaritätsanforderungen nur ein spezifisches Substrat binden kann.
• Das ist alles in allem relativ selten der Fall. Nur sehr wenige aktive Enzyme wie beispielsweise die der HRP fallen unter Substratspezifität. Am häufigsten sind Enzyme in die Gruppe der Gruppenspezifität einzuordnen, soll heißen, sie können Substrate verschiedener Strukturen binden, solange die funktionellen Gruppen derselben auf die gleiche Weise angeordnet sind.
• Neben der Gruppenspezifität kommt auch die Stereospezifität verglichen mit der Substratspezifität eher häufig vor, wobei ein Enzym hier nur die Enantiomer gegebener Substrate aufnehmen kann, ohne geschwächt zu werden.