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Enzymhemmung

Synonym: Enzyminhibition

1 Definition

Die Enzymhemmung ist ein entscheidender Faktor in der Enzymregulation mit Auswirkung auf die Enzymkinetik. Dabei wird durch Interaktion mit einem Inhibitor die katalytische Fähigkeit des Enzyms herabgesetzt oder ganz aufgehoben. Die Inhibitoren selbst haben oft die Form eines Pseudosubstrats.

Meistens werden Enzyme gehemmt, die eine entscheidende Rolle für eine Reaktion spielen. Solche Enzyme bezeichnet man auch als Schrittmacherenzyme.

2 Prinzipien

Das Grundprinzip der Enyzmhemmung ist die Interaktion des Inhibitors mit einer speziellen Aminosäurestruktur des Enzyms. Hierbei kann man unterscheiden, ob der Inhibitor an das katalytische (= aktive) oder an das allosterische Zentrum des Enzyms bindet.

2.1 Kompetitive Hemmung

Bei der kompetitiven Hemmung konkurrieren Substrat und Inhibitor um das gleiche katalytische Zentrum. Bindet der Inhibitor, kann das Substrat nicht mehr binden. Im Gegensatz zur allosterischen Hemmung kann der Inhibitor bei starker Erhöhung der Substratmenge aber auch wieder verdrängt werden. Entscheidend hierfür ist die jeweilige Affinität.

2.2 Nichtkompetitive Hemmung

Im Rahmen der nichtkompetitive Hemmung wird - im Gegensatz zur kompetitiven Hemmung - durch den Inhibitor die Bindung des Substrats an das Enzym nicht beeinträchtigt. Der Inhibitor ist in der Lage, sowohl an das freie Enzym, als auch an den Enzym-Substrat-Komplex zu binden.

2.3 Allosterische Hemmung

Bei der allosterischen kommt es durch Bindung des Inhibitors an das allosterische oder auch regulatorische Zentrum zu einer Konformationsänderung des Enzyms. Durch diese Formänderung kann das Substrat nicht mehr an das katalytische Zentrum binden und wird nicht umgesetzt.

2.4 Unkompetitive Hemmung

Bei der unkompetitiven Hemmung bindet der Inhibtor ausschließlich an den bereits bestehenden Enzym-Substrat-Komplex. Es muss also erst ein Substrat an das Enzym gebunden haben, bevor der Inhibitor an dieses binden kann. Hier kann der Inhibitor auch das Substrat selbst sein, man spricht dann von Substrat-Überschuss-Hemmung.

2.5 Feedback-Inhibition

Wird das Enzym durch das von ihm selbst produzierte oder am Ende der Gesamtreaktion stehende Produkt gehemmt, so spricht man von Endprodukt- oder Feedback-Hemmung. Diese Funktion dient dem Körper zur Einspaarung von Energie, da er kein Produkt mehr produzieren muss, das bereits in ausreichender Menge vorhanden ist.

2.6 Irreversible Hemmung

Die meisten Inhibitions-Reaktionen sind reversibel. Das gilt nicht für die irreversible Hemmung. Hier bindet der Inhibitor kovalent an das Enzym, so dass die daraus resultierende Inhibition nicht mehr rückgängig gemacht werden kann. Dies ist besonders bei Vergiftungen, aber auch bei Medikamenten ein häufiger Mechanismus.

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