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Einführung in die Kinetik II (Katalyse)

Dissoziationskonstante

Bei einer normalen zweistufigen, enzymatischen Reaktion

E+ S k-1k1 ES k2 P+ E

bestimmt k2 die Geschwindigkeit der Umsetzung des Enzym-Substrat-Komplexes ES zum Produkt P und Enzym E (Reaktionsgeschwindigkeit). Dabei können je nach Art des Enzyms und des Substrates verschiedene Bedingungen vorliegen:

  • k2 << k-1:Die Dissoziation von Enzym und Substrat (Enzym-Substrat-Komplex ES) mit k-1 erfolgt viel schneller als die Produktbildung P (Dissoziation von Enzym und Produkt, Enzym-Produkt-Komplex EP) mit k2. Unter diesen Bedingungen ist k2 in der Gleichung K m = k 2 + k 1 k 1 vernachlässigbar, und es ergibt sich: K m = k 1 k 1 Dieser Ausdruck für die Michaelis-Menten-Konstante K m wird als Dissoziationskonstante K S des ES-Komplexes bezeichnet. Sie kann für jedes Enzym bestimmt werden und gibt die Affinität des Enzyms zum Substrat an, allerdings nur, wenn k-1 tatsächlich erheblich größer als k2 ist. Ein hoher K m -Wert unter diesen Bedingungen zeigt eine schwache und weniger feste Bindung an. Dabei gibt es erhebliche Unterschiede bei der Affinität von Substrat und Enzym: physiologische Substrate haben K m -Werte von 0,001 bis 0,000001 mol L-1 .
Tab.1
Dissoziationskonstanten einiger Enzyme
EnzymSubstrat K m in mol L-1
Katalase H2O2 0,025
Hexokinase (Hirn)ATPD-GlucoseD-Fructose0,00040,000050,0015
Carboanhydrase HCO3 0,009
ChymotrypsinGlycyltyrosinglycinN-Benzoyltyrosinamid0,1080,0025
  • k2 >> k-1:Das Produkt P bildet sich viel schneller als Substrat und Enzym durch die Dissoziation des Komplexes. K m = k 2 k 1
  • k1, k-1, k2 gelten:Die Michaelis-Menten-Konstante wird wie oben dargestellt aus den drei Konstanten gebildet.
  • Produktbildung ist reversibel: E+ S k-1k1 ES k-2k2 P+ E Die Reaktion wird nach Haldane (Haldane-Gleichung) beschrieben.
  • Enzym-Produkt-Komplex berücksichtigt: E+ S k-1k1 ES k-2k2 EP k-3k3 P+ E Die Michaelis-Menten-Konstante ist eine komplexe Funktion vieler Geschwindigkeitskonstanten (mehrstufige, enzymatische Reaktion).
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