Bio Klausur II

E + S -> [ES] -> E + P + P

Sind biologische Katalysatoren, die chemische Reaktionen beschleunigen, indem sie spezifische Substrate binden und in Produkte umwandeln, ohne dabei selbst verändert zu werden (=> Biokatalysatoren)

Ein Enzym kann nur ein bestimmtes Substrat erkenn und umsetzten

Ein Enzym katalysiert bei der Reaktion mit seinem Substrat immer nur eine bestimmte chemische reaktion

Stoff/Teilchen, dass durch Enzyme umgesetzt wird

Region auf der oberfläche des Enzyms

-> Enzymreaktion findet dort statt

-> Substrat bindet kurzzeitig an Enzym durch Wechselwirkungen => Schlüssel-Schloß-Prinzip (SSP)

Ein Substrat passt in das aktive Zentrum eines Enzyms wie ein schlüssel ins schloß. Es beschreibt, wie zwei Moleküle durch ihre exakt passende Struktur miteinander interagieren

Vorrübergehende Verbindung aus Enzym und Substrat

Das entstehende Teilchen nach einer enzymatischen Reaktion

Sind Moleküle, meist Enzyme, die chemiche Reaktionen in lebenden Organismen beschleunigen, indem sie ihre Aktivierungsenergie senken, ohne dabei selbst verändert zu werden

Die Energie, die notwendig ist, um eine Reaktion in Gang zu setzen

• Jedes Enzym hat ein spezifisches Temperatur-Optimum => Höchste Enzymaktivität -> Enzym und Substrat haben eine höhere Wahrscheinlichkeit aufeinander zu treffen

• Zu niedrige Temperatur => niedrige enzymaktivität

• Zu hohe Temperatur => denaturierung der Enzyme

=> Je höher die Temperatur ist, desto mehr sinkt die enzymaktivität (-> denaturierung) und die Reaktionsgeschwindigkeit steigt

• Jedes Enzym hat ein spezifisches pH-Optimum => höchste Enzymaktivität

• Bei zu hoher Abweichung vom Optimum => denaturierung der Enzyme -> keine enzymaktivität

• Je höher die Substratkonzentration ist, desto schneller ist die Reaktionsgeschwindigkeit (Michaelis-Menden-Konstante)

Anhand des Km-werts kannst du herausfinden wie ,,gerne’’ sich ein Enzym mit dem passenden Substrat verbindet => Enzymaffinität

• Niedriger Km-Wert => Affinität zwischen Enzym und Substrat hoch

• Hoher Km-Wert => Affinität zwischen Enzym und Substrat niedrig

Durch starke veränderung des pH-Werts, durch Schwermetall-ionen oder durch temperaturveränderung wird die räumliche Struktur des Proteins beeinflusst -> räumliche Struktur wird dadurch zertört => denaturierung

• Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel

• -> die Erhöhung der Temperatur um 10°C beschleunigt die Geschwindigkeit einer Stoffwechselreaktion um das 2 bis 3-fache

• Der Hemmstoff ähnelt dem Substrat und kann somit am aktiven Zentrum binden -> dieser konkurriert mit dem Substrat

• Der Hemmstoff wird bei der Kompetetiven-hemmung (i.d.R.) nicht umgesetzt

• Durch Steigerung der Substratkonzentration kann eine Erhöhung der enzymaktivität erreicht werden

• Der Hemmstoff ähnelt dem Substrat nicht -> Hemmstoff bindet am allosterischen Zentrum => Konfirmation (Struktur) des aktiven Zentrums verändert sich => Substrat kann nicht mehr binden

• Eine Erhöhung der Substratkonzentration hat keinen Einfluss auf die enzymaktivität

Durch einen Leckstrom von Na-ionenbwürde die Spannung im Axon ständig steigen bis ein Konzentrationsausgleich erreicht wird. Das Ruhepotenzial von -70mV kann dadurch nicht mehr gewährleistet werden (Natrium-Ionen diffundieren in die Zelle).

Um das zu verhindern transportiert die Natrium-Kalium-Pumpe unter Verbrauch von ATP 3 Natrium-Ionen aus der Zelle und 3 Kalium-Ionen in die zelle

Deshalb bleib die Konzentration der Natrium-Ionen außerhalb der Zelle und Kalium innerhalb der Zelle hoch, was den Landungsunterschied zwischen innen und außen aufrechterhält und das negative Ruhepotenzial sichert.

Ein chemischer Gradient bezieht sich auf das konzentrationsgefälle (Diffusion)

Entsteht durch Landungsunterschiede in der Membran wodurch z.b. kalium-ionen entgegen ihres konzentationsgefälles transportiert werden

Bezeichnet die elektrische Spannung zwischen der innen- und Außenseite der Zellmembran zu einem beliebigen Zeitpunkt

-> kann sich ne nach Zellaktivität verändern (z.B.: Aktionspotential)

Ist ein spezifischer Zustand des membranpotenzials, der Auftritt wenn die Zelle in Ruhe ist. Es entsteht durch die ungleiche Verteilung von Ionen.

Die Spannung beim Ruhepotenzial bezeichnet den Unterschied im elektrischen Potential zwischen der innen- und Außenseite der Zellmembran, der durch die ungleiche Verteilung an Ionen entsteht

Elektrizität im Zusammenhang mit lebewesen

Elektrisch geladenen Atom oder molekül, entsteht bei elektronüberschuss oder mangel

Positiv geladenen ion

Negativ geladenen ion

Ungleichmäßige Verteilung an Anionen und kationen

Elektrischer Spannung infolge von ladungstrennung

Ist das elektrische Potential, bei dem die Bewegung eines bestimmten ions über die Zellmembran ausgeglichen ist.

Es entsteht wenn die elektrische Kraft die das Ion anzieht oder abstößt genau der chemischen Kraft entspricht, die das Ion aufgrund seines konzentationsgefälles in oder aus der Zelle bewegt

• Die zentrale Funktion von Nervenzellen ist die Weiterleitung von elektrischer Erregung

• -> geschieht durch mehrere aufeinanderfolgende weniger Millisekunden dauernde Spannungsänderung am Axon

• -> typischer grafischer Verlauf dieser spannungsänderung nennt man das Aktionspotential

• Spannungsgesteuerte Kanäle für Na+ und K+ sind geschlossen

• K+-hintergrundkanäle sind offen

• Unerregtes Neuron: Ruhepotenzial → -70mV

• Durch elektrische Erregung wird das membranpotenzial um wenige mV positiver

• Weniger Spannungsgesteuerte Na+-ionenkanäle öffnen sich, sodass Na+-ionen in das Axon innere strömen

• Das membranpotenzial wird noch positiver bis ein Schwellenwert von ca. -55mV erreicht ist

• K-ionenkanäle sind dauerhaft geöffnet

• Spannungsabhängige K+-ionenkanäle sind geschloßen

→ spannungsabhängige Na+-ionenkanäle =>

Dauerhaft geöffnet

→ spannungsabhängige K+-ionenkanäle => geschlossen

→ K+-ionenkanäle =>

dauerhaft geöffnet

• Nach Erreichen des schwellenwerts öffnen sich viele Na+-ionenkanäle → erhöhter einstrom von Na+-ionen => overshoot (Ladungsumkehr)

• Spannung der Membran kehrt sich um: +30mV

• K+-ionenkanäle sind geöffnet

• Spannungsabhängige K+-ioenenkanäle sind geschloßen

→ spannungsabhängige Na+-ionenkanäle => offen

→ spannungsabhängige K+-ionenkanäle =>

Geschlossen

→ K+-ionenkanäle =>

Offen

• Öffnung der spannungsabhängigen K+-ionenkanäle

• Wegen des elektrochemischen Gradienten strömen kalium-ionen von innen nach außen

• Na+-ionenkanäle werden durch Inaktivierung Store geschlossen → sie können sich kurzzeitig nicht mehr öffnen => refraktärzeit

• Membranpotenzial nähert sich wieder dem Ruhepotenzial an (-70mV)

→ spannungsabhängige Na+-ionenkanäle =>

Geschlossen

→ spannungsabhängige K+-ionenkanäle =>

Offen

→ K+-ionenkanäle =>

Offen

• Überschuss an Kalium-ionen gelangt in die Zelle → mehr K+-ionen strömen aus der Zelle als Na+-ionen vorher eingeströmt sind

  => Aufgrund der höheren Permeabilität der Membran für Kalium-ionen sowie des elektrochemischen Gradienten

• Ausstrom der Kalium-ionen hält an, üner das Ruhepotenzial hinaus → membranpotenzial wird noch negativer

→ spannungsabhängige Na+-ionenkanäle =>

Geschlossen

→ spannungsabhängige K+-ionenkanäle =>

Offen

→ k+-ionenkanäle =>

Offen

• Spannungsabhängige K+-ionenkanäle schließen sich

• Durch Natrium-Kalium-Pumpe werden die ursprünglichen Ionenverhältnisse an der Membran wiederhergestellt

• Ruhepotenzial stellt sich wieder ein

• Inaktivierungstore offen → natrium-ionenkanäle dadurch wieder aktiviert

Ruhepotenzial: -70mV

Depolarisation: -55mV (Schwellenwert); +30mV

Repolarisation: -70mV

Hyperpolarisation: ca. -100mV

Elektrischer Werd, den das membranpotenzial erreichen muss, damit ein Aktionspotential ausgelöst wird.

Wird dieser Wert überschritten, kommt es zu einer schnellen depolarisation der Membran, die das Aktionspotential auslöst

Zeitraum nach/während eines Aktionspotentials, indem die Zelle vorübergehend nicht oder nur eingeschränkt erneut erregbar ist

Räumliche Unterschiede der teilchenmenge bestimmter Ionen (chemischer Gradient) sowie die daraus resultierenden spannungsunterschiede (Elektrischer Gradient)