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Einführung in die Kinetik III (Biokatalyse)

Einfluss der Temperatur

Eine Erhöhung der Temperatur bewirkt die Beschleunigung von enzymatischen und nicht-enzymatischen Reaktionen. In biologischen Systemen laufen Reaktionen bei 0 °C so gut wie gar nicht ab. Erhöht man die Temperatur über 0 °C, wird die Reaktion langsam beschleunigt, bis sie bei 37 °C ein Maximum erreicht. Temperaturen über 37 °C verändern bei vielen Enzymen die für die Funktion wichtige räumliche Struktur (Tertiärstruktur), die Reaktionsgeschwindigkeit wird dadurch vermindert. Das Optimum der Wirkung liegt bei den meisten Enzymen zwischen 30 und 45 °C, das Pessimum unter 10 °C oder über 60 °C.

RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeits-Temperatur-Regel): Die Geschwindigkeit enzymkatalysierter Reaktionen steigt pro 10 °C um den Faktor 2-3.

Abb.1
Enzymaktivität in Abhängigkeit von der Temperatur

Ausnahmen: Es gibt Enzyme, deren Funktion nicht diesen engen Grenzen unterworfen ist und die dadurch besonders interessant für die Forschung und Industrie sind. Ihren Wirten wird dadurch das Überleben in extremen Lebensräumen ermöglicht. Ein Beispiel für solche "Extremozyme" ist die Taq-Polymerase aus dem Bakterium Thermophilus aquaticus, das in heißen Quellen lebt. Die Taq-Polymerase ist eine DNA-Polymerase, die selbst bei Temperaturen über 95 °C noch aktiv ist. Durch ihre Verwendung in der Polymerase-Kettenreaktion ist die Taq-Polymerase eines der wichtigsten Enzyme in der modernen Molekularbiologie.

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