Solange ein Substrat zur Bindung zur Verfügung steht, wird die enzymatische Reaktion durch eine Erhöhung der Enzymkonzentration beschleunigt. Ist das gesamte Substrat gebunden, beschleunigt sich die Reaktion mit zunehmender Enzymkonzentration nicht mehr, da keine weiteren Enzyme mehr gebunden werden können.
Wie funktionieren Enzyme？
Ein Enzym ist ein katalytisches Protein, das die chemische Reaktion beschleunigen kann, ohne im Reaktionsprozess verändert zu werden. Bei der Reaktion entsteht keine Bindung zwischen dem Enzym und dem Substrat, so dass das Enzym in seine ursprüngliche Form zurückkehrt und wieder verwendet werden kann. Das Enzym bindet sich über das aktive Zentrum an das Substrat und bildet einen Enzym-Substrat-Komplex. Sie sind sehr spezifisch für die Reaktion und auch für das Substrat, an das sie sich binden. Wenn die Form des Substrats mit der aktiven Stelle des Enzyms übereinstimmt, ist die Funktion des Enzyms korrekt, und seine Funktion hängt von seiner dreidimensionalen Struktur ab. Sie erleichtern die Reaktion, indem sie die Aktivierungsenergie verringern und mehr Moleküle aktivieren, wodurch der Katalysator ausgeführt wird.
Auswirkung der Enzymkonzentration
Die Konzentration des Enzyms ist bei chemischen Reaktionen wichtig, da es zur Reaktion mit dem Substrat benötigt wird. Oft kann eine kleine Enzymmenge eine große Menge an Substrat verbrauchen. Mit zunehmender Enzymkonzentration nimmt jedoch auch die Wirksamkeit der aktiven Stellen zu, so dass diese aktiven Stellen die Substratmoleküle in Produkte umwandeln können. Das bedeutet, dass bei einer Erhöhung der Enzymkonzentration ein Überschuss an Substrat vorhanden sein muss, d.h. die Reaktion muss unabhängig von der Substratkonzentration ablaufen.
Zero-Order-Reaktion
Um die Auswirkung einer Erhöhung der Enzymkonzentration auf die Reaktionsgeschwindigkeit zu untersuchen, muss das Substrat in einem Überschuss vorhanden sein, d.h. die Reaktion muss unabhängig von der Substratkonzentration ablaufen. Jede Änderung der Produktmenge, die über einen bestimmten Zeitraum gebildet wird, hängt von der Menge des vorhandenen Enzyms ab. Grafisch kann dies wie folgt dargestellt werden:
Abbildung 1. Die Reaktionsgeschwindigkeit hängt von der Substratkonzentration ab.
Diese Reaktionen werden als „Reaktionen nullter Ordnung“ bezeichnet, da die Geschwindigkeit unabhängig von der Substratkonzentration ist. Die Produktbildung erfolgt mit einer zeitlich linearen Rate. Die Zugabe von mehr Substrat führt nicht zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit. Bei der Kinetik nullter Ordnung führt die doppelte Zeit, die der Test läuft, zur doppelten Menge des Produkts.
Die Menge des in einer Reaktion vorhandenen Enzyms wird durch die Aktivität gemessen, die es katalysiert. Das Verhältnis zwischen Aktivität und Konzentration wird von vielen Faktoren wie Temperatur, pH-Wert usw. beeinflusst. Ein Enzymtest muss so konzipiert sein, dass die beobachtete Aktivität proportional zur vorhandenen Enzymmenge ist, damit die Enzymkonzentration der einzige begrenzende Faktor ist. Sie ist nur dann erfüllt, wenn die Reaktion eine Null-Ordnung aufweist.
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