Login Anmelden

Select your language

Suggested languages for you:

Select your language

Suggested languages for you:
StudySmarter - Die all-in-one Lernapp.
4.8 • +11k Ratings
Mehr als 5 Millionen Downloads
Free
|
|

Kompetitive Hemmung

Kompetitive Hemmung

Die kompetitive Hemmung von Enzymen ist eine von drei Hemmungsmöglichkeiten. Enzyme dürfen im Organismus nicht dauerhaft wirken. Ansonsten würden die biochemischen Reaktionen zur gleichen Zeit mit (relativ) hoher Geschwindigkeit ablaufen. Wenn sie nicht benötigt werden, werden sie Substrate häufig durch Hemmstoffe gehemmt. Enzyme können irreversibel oder reversibel gehemmt werden. Reversibel kann nach kompetitiven oder nicht kompetitiven Mechanismen verlaufen.

Kompetitive Hemmung – Definition

Als kompetitive Hemmung wird eine Art der Enzymhemmung bezeichnet. Es bindet ein Inhibitor (Hemmstoff) oder sogenannter Substratanalogon, an das aktive Zentrum eines Enzyms. Dadurch erfolgt eine Hemmung des Enzyms. So ist es dem Substrat nicht möglich, an das aktive Zentrum zu binden.

Der Name der kompetitiven Hemmung wird aus der Konkurrenz von Substrat sowie Inhibitor und aktivem Zentrum hergeleitet. Deshalb wird die kompetitive Hemmung auch als konkurrierende Hemmung bezeichnet. Ein weiterer Begriff wäre kompetitiver Antagonismus. Die kompetitive Hemmung ist reversibel, also umkehrbar.

Das Wort “kompetitiv” stammt aus dem lateinischen Wort “competitor”, was Mitbewerber bedeutet.

Kompetitive Hemmung – Enzyme

Um die kompetitive Hemmung und ihren Ablauf besser verstehen zu können, lohnt es sich einen allgemeinen Blick auf Enzyme zu werfen.

Unter Enzymen werden komplexe Eiweißmoleküle verstanden. Diese Proteine ermöglichen und beschleunigen biochemische Reaktionen im Körper. Deswegen werden Enzyme auch Biokatalysatoren genannt. Da Enzyme zentrale Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse in Organismen sind, ist ohne sie kein Leben möglich.

Wenn Du mehr zum Thema Enzyme wissen möchtest, dann schaue gerne bei der passenden Erklärung vorbei!

Aufbau von Enzymen

Es gibt zwei verschiedene Arten des Aufbaus von Enzymen: Die meisten Enzyme bestehen aus einer einzigen Protein- oder Polypeptidkette. Sie sind dadurch Monomere. Allerdings besteht auch die Möglichkeit, dass Enzyme aus mehreren Proteinketten bestehen. Diese sind Oligomere.

Ferner werden Enzyme darin unterschieden, ob sie einen Cofaktor besitzen oder nicht. Der Cofaktor ist eine Art Überbegriff für anorganische Stoffe oder organische Moleküle, die auch Coenzyme genannt werden.

kompetitive Hemmung Wirkungsweise Enzym StudySmarter

Als Coenzym wird ein nicht proteinartiger Bestandteil von Enzymen genannt. Das Coenzym hilft Enzymen, Reaktionen zu beschleunigen (katalysieren). Dies erfolgt durch eine kurzzeitige Bindung des Coenzyms an das Enzym.

Die Bezeichnungen Monomer, Dimer, Trimer etc. beschreiben in der Biochemie eine Vielzahl von identischen, aneinandergereihten Untereinheiten. Allerdings gibt es darüber hinaus auch die Bezeichnung Polymer, die sich darauf bezieht, dass ähnlich artige Untereinheiten aneinander gereiht sind.

Kompetitive Hemmung – Substratkonzentration

Die Substratkonzentration und die Hemmstoffkonzentration sind essenziell im Rahmen der kompetitiven Hemmung. Da der kompetitive Inhibitor an das aktive Zentrum bindet, verhindert er, dass das Substrat an das aktive Zentrum andocken kann. Dadurch wird das Enzym gehemmt. Aber inwiefern spielen Substratkonzentration und Hemmstoffkonzentration hier eine Rolle?

Bedeutung der Hemmstoffkonzentration

Ist die Hemmstoffkonzentration gegenüber der Substratkonzentration größer, so ist auch die Hemmwirkung der Reaktion größer. Es sind also viel mehr Hemmstoffmoleküle vorhanden. Die Substrate müssen dann um das Andocken an das aktive Zentrum konkurrieren, was umso schwerer für sie ist, je größer die Hemmstoffkonzentration wird.

Bedeutung der Substratkonzentration

Ist die Substratkonzentration gegenüber der Hemmstoffkonzentration größer, können im Vergleich viel mehr Substrate an das aktive Zentrum andocken. Die Substrate besetzen die Enzyme und man spricht von einem Enzym-Substrat-Komplex. Im Anschluss können die Substrate umgesetzt werden.

Auch wenn der Inhibitor dem Substrat strukturell sehr ähnelt, erkennt das Enzym den Unterschied zwischen Substrat und Inhibitor, weshalb keine Umsetzung des Inhibitors stattfindet. Das heißt, dass eine kompetitive Hemmung durch eine erhöhte Substratkonzentration im Vergleich zur Hemmstoffkonzentration aufgehoben werden kann. Der Inhibitor wird dann wieder vom Enzym verdrängt.

Kompetitive Hemmung – Modell

Ein weiterer Aspekt, der auch bei der kompetitiven Hemmung in Betracht gezogen werden muss, ist die Reaktionsgeschwindigkeit.

Die Maximalgeschwindigkeit eines Enzyms ist mit Inhibitor die gleiche wie ohne Inhibitor. Wenn aber ein Hemmstoff vorhanden ist, wird eine höhere Substratkonzentration, also mehr Substrate benötigt, um die Maximalgeschwindigkeit zu erreichen, da ein Teil der Enzymmoleküle ständig durch den Hemmstoff blockiert ist.

Michaelis-Menten-Gleichung

Die Michaelis-Menten-Gleichung beschreibt die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Substratkonzentration bei einer enzymatischen Reaktion.

Sie sieht wie folgt aus:

  • v = Reaktionsgeschwindigkeit
  • = maximale Geschwindigkeit des Systems
  • = Konzentration Substrat S
  • = Michaelis-Konstante

Kompetitiven Hemmung – Beispiel

Hier ein Beispiel einer kompetitiven Hemmung:

Alkoholdehydrogenase (ADG) ist ein Enzym, das für den Abbau von Alkoholen zuständig ist. Dadurch entsteht Pyruvat, das dann im Stoffwechsel verwendet werden kann, zum Beispiel zur Energiegewinnung.

Solange Ethanol abgebaut wird, besteht kein Problem. Es kommt aber oft vor, dass Alkohol nicht nur aus Ethanol besteht, sondern auch aus Methanol, das dann an ADG bindet. Methanol wird erst in Formaldehyd und anschließend zu Ameisensäure umgewandelt. Es kommt zu Vergiftungen im Körper. Deswegen muss Ethanol (das eigentliche Substrat) gegen den kompetitiven Hemmstoff eingreifen und ihn verdrängen.

Kompetitive Hemmung – Das Wichtigste

  • Bei der kompetitiven Hemmung bindet ein Inhibitor an das aktive Zentrum des Enzyms.
  • Der Inhibitor ähnelt dem Substrat in seiner Raumstruktur und konkurriert mit diesem um die Bindungsstelle.
  • Die kompetitive Hemmung ist reversibel.
  • Die maximale Reaktionsgeschwindigkeit wird trotz Hemmung erreicht. Dafür wird nur eine höhere Substratkonzentration benötigt, um die Inhibitoren zu verdrängen.

Nachweise

  1. spektrum.de: kompetitive Hemmung (08.09.2022)
  2. chemie.de: Enzym (08.09.2022)
  3. netdoktor.de: Enzym Aufbau (08.09.2022)
  4. spektrum.de: Michaelis menten gleichung (08.09.2022)

Häufig gestellte Fragen zum Thema Kompetitive Hemmung

Als kompetitive Hemmung wird eine Art der Enzymhemmung bezeichnet. Es bindet ein Inhibitor (Hemmstoff) an das aktive Zentrum eines Enzyms. Dadurch erfolgt eine Hemmung des Enzyms. So ist es dem Substrat nicht möglich, an das aktive Zentrum zu binden. Der Hemmstoff und das Substrat konkurrieren miteinander.

Wenn zwei chemisch ähnliche Stoffe miteinander konkurrieren, dann setzt die kompetitive Hemmung ein. Einer der beiden Stoffe ist das Substrat. Nun ist es entscheidend, ob die Hemmstoffkonzentration größer ist als die des Substrats. Ist die Hemmstoffkonzentration größer, dann kann das Substart nicht an das aktive Zentrum des Enzyms binden. 

Die kompetitive Hemmung ist reversibel, da der Hemmstoff oder Inhibitor durch eine höhere Substratkonzentration aus dem aktiven Zentrum des Enzyms verdrängt werden kann.

Finales Kompetitive Hemmung Quiz

Frage

Was ist der Unterschied zwischen einer reversiblen und irreversiblen Hemmung?

Antwort anzeigen

Antwort

Irreversibel bedeutet, dass die Hemmung nicht umkehrbar ist. Reversible Hemmungen sind dagegen umkehrbar.

Frage anzeigen

Frage

Wodurch werden Enzyme meistens gehemmt?

Antwort anzeigen

Antwort

Enzyme werden meistens durch Inhibitoren gehemmt.

Frage anzeigen

Frage

Wo bindet der Inhibitor bei einer kompetitiven Hemmung?

Antwort anzeigen

Antwort

Er bindet an das aktive Zentrum.

Frage anzeigen

Frage

Kann der Inhibitor selbst wie ein Substrat umgesetzt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Nein

Frage anzeigen

Frage

Wie kann die kompetitive Hemmung auch genannt werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie kann auch konkurrierende Hemmung oder kompetitiver Antagonismus genannt werden.

Frage anzeigen

Frage

Was bedeutet das Wort “Substratanaloga”?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Wort “Substratanaloga” bezeichnet die strukturelle Ähnlichkeit von Inhibitor- und Substratmolekül.

Frage anzeigen

Frage

Wovon kann man sprechen, wenn ein Substrat ein Enzym besetzt?

Antwort anzeigen

Antwort

Man spricht dann von einem Enzym-Substrat-Komplex.

Frage anzeigen

Frage

Kann eine kompetitive Hemmung durch eine erhöhte Substratkonzentration aufgehoben werden?

Antwort anzeigen

Antwort

Ja, kann sie.

Frage anzeigen

Frage

Ist es möglich, die maximale Reaktionsgeschwindigkeit mit einem Hemmstoff zu erreichen?

Antwort anzeigen

Antwort

Ja, dafür braucht man nur eine höhere Substratkonzentration.

Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die Michaelis-Menten-Gleichung?


Antwort anzeigen

Antwort

Die Michaelis-Menten-Gleichung beschreibt die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Substratkonzentration bei einer enzymatischen Reaktion.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aufgabe hat das Enzym Alkoholdehydrogenase (ADG)?

Antwort anzeigen

Antwort

ADG ist für den Abbau von Alkohol zuständig.

Frage anzeigen

Frage

Methanol wird erst in ... und anschließend zu ... umgewandelt.


Antwort anzeigen

Antwort

Formaldehyd ... Ameisensäure

Frage anzeigen

Frage

Wieso spricht man bei einer kompetitiven Hemmung auch von einer konkurrierenden Hemmung?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei der kompetitiven Hemmung konkurriert der Inhibitor mit dem Substrat um das aktive Zentrum. Der Inhibitor hat eine sehr ähnliche Struktur, weshalb auch er an das aktive Zentrum binden kann.

Frage anzeigen

Frage

Der Inhibitor ist dem Substrat strukturell sehr ähnlich. Kann das Enzym dennoch unterscheiden?

Antwort anzeigen

Antwort

Ja, das Enzym erkennt den Unterschied. 

Frage anzeigen

Frage

Wie wird die kompetitive Hemmung wieder aufgehoben?

Antwort anzeigen

Antwort

Wenn die Substratkonzentration steigt, und damit die Anzahl der Substratmoleküle, wird der Inhibitor nach und nach verdrängt, wodurch die Hemmung aufgehoben wird.

Frage anzeigen

Mehr zum Thema Kompetitive Hemmung
60%

der Nutzer schaffen das Kompetitive Hemmung Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer

Alles was du für deinen Lernerfolg brauchst - in einer App!

Lernplan

Sei rechtzeitig vorbereitet für deine Prüfungen.

Quizzes

Teste dein Wissen mit spielerischen Quizzes.

Karteikarten

Erstelle und finde Karteikarten in Rekordzeit.

Notizen

Erstelle die schönsten Notizen schneller als je zuvor.

Lern-Sets

Hab all deine Lermaterialien an einem Ort.

Dokumente

Lade unzählige Dokumente hoch und habe sie immer dabei.

Lern Statistiken

Kenne deine Schwächen und Stärken.

Wöchentliche

Ziele Setze dir individuelle Ziele und sammle Punkte.

Smart Reminders

Nie wieder prokrastinieren mit unseren Lernerinnerungen.

Trophäen

Sammle Punkte und erreiche neue Levels beim Lernen.

Magic Marker

Lass dir Karteikarten automatisch erstellen.

Smartes Formatieren

Erstelle die schönsten Lernmaterialien mit unseren Vorlagen.

Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.

Get FREE ACCESS to all of our study material, tailor-made!

Over 10 million students from across the world are already learning smarter.

Get Started for Free
Illustration