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HinweisBei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmendes Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besserenDurchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter daseingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, dieTexterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichenDateien mit Fehlern behaftet.

Alle mehr als 700 Protokolle (Anfang 2007) können auf der Seitehttp://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.htmleingesehen und heruntergeladen werden.Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel undStaatsexamensarbeiten bereit.

Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

Experimentalvortraq für

Lehramtsstudenten

Thema: Einführung in die Enzymologie

Sommersemester 1989

Fachbereich Chemie

Datum: 21.06.1989

Referent: Julius Zander

Chemie in der Schule: www.chids.de

INHALT:

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Definitionen ...............•••..•••••••••....••............ 1

Enzyms truktur . • • • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • • . . . . • . . • • . . . . • • • • . .. 1

Spezifität .•••.••....•......................•.••..•.••....• 3

Energiediagramm der Katalyse ...•...•.........•....•..•.•••• 5

Nomenkla tur. . • . . . . • • .. . .. .. • • • • • .. • • . • • • • . . . • . .. • . . . • . . .. . .. • . . .. •• 5

Versuch Nr. 2: Eiweißspaltung durch Peps in .................. 6

Versuch Nr. 3: Phosphatase in Frischmilch •••.••............ 7

Versuch Nr. 4: Aldehyddehydrogenase in Frischmilch .•..••..• 9

Versuch Nr. 5: Peroxidase in Meerrettich ...••.••...••..••.. 11

Versuch Nr. 6: Katalase in Kartoffeln .•.......•.••••••..•.. 14

VERSUCHTSTEIL B: REAKTIONSKINETIK

Versuch Nr. 7: Harnstoffspaltung durch Urease 16

Quantitative Enzymkinetik: 17

Versuch Nr. 8: Michaelis-Konstante von Hefe-ADH •.•..•.....• 20

Versuch Nr. 9: Hemmung der Lipase ••••...•••................ 24

HEMMUNGSTYPEN 25

Li teraturl i s te 27

ANHANG:

FOLIEN

ÄNDERUNG DES PH- WERIES BEI DER HARNS1UFFSPAL1UNG llJRCH UREASE

ERMI'ITIlJNG DER MIOIAELIS- KCIlm'ANTEN :- EXTINJITIOOSÄNDERUNG- LINEWFAVER- BURK- DIAGRAMM

PROORAMMLISTING DES LEHRFII..MFß


1

1. DEFINITIONEN

Enzyme sind hochmolekulare, kolloid im Cytoplasma gelöste Proteine, bzw. Proteide, die inder lebenden Zelle in einem komplizierten, alsTranslation bezeichneten Prozeß an den Ribosomen synthetisert werden.Enzyme katalysieren biochemische Reaktionen desZellstoffwechsels.Nahezu jede biochemische Reaktion im lebendenOrganismus wird durch Enzyme katalysiert.Die von den Enzymen umgesetzten Substanzennennt man SUBSTRATE (siehe auch Folie Nr. 1). ~Allerdings können Enzyme eine Reaktion nur biszur Einstellung des thermodynamisch möglichenGleichgewichts, nicht darüber hinaus, beschleunigen.Ein kleines Zahlenbeispiel soll die Wichtigkeitenzymatischer Reaktionen für den Organismusverdeutlichen: für eine biochemische Reaktion,die in der Zelle in wenigen Minuten abläuft,wird eine Reaktionszeit von etwa 300 Jahren angenommen, falls die Reaktion nichtkatalysiertablaufen sollte.

2. ENZYMSTRUKTUR

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Enzyme bestehen aus Ketten miteinander verknüpfter Aminosäuren, also aus Polypeptiden.Die Reihenfolge der Aminosäuren bezeichnet manauch als die Primärstruktur der Eiweiße. DiePeptidbindung, die Veresterung der Carbonsäure~

mit der Aminogruppe der Aminosäuren, weist infolge einer tautomeren Grenzstruktur eine eingeschränkte Drehbarkei t der -C-N-Bindung auf I

die die Enzyme in ihrer räumlichen Struktur fixiert. Aber nicht nur dieser tautomere Effekt,auch verschiedene intermolekulare Kräfte, wieWasserstoffbrücken benachbarter Gruppen,~fidbindungEill, zwischen Cysteinresten, ionischeAnziehungskräfte oder Anziehungskräfte zwischenIjLpophflen Gruppen sind EffeKte, die die räumliche (tertiäre) Struktur der Enzyme festlegen(siehe Folie Nr. 2).

Um Enzyme als Eiweiße nachzuweisen, gibt esmehrere einfache Reaktionen:

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VERSUCH Nr. 1:

Biuret-Reaktion, ein Eiweißnachweis

- Versuchsdurchführung:

in einem Reagenzglas löst man elnlge Milligrammeines Enzymes (in diesem Fall Trypsin, eineProtease) in aqua dest. auf. Man stellt dieLösung mittels Natronlauge auf einen alkalischen pH-Wert ein (etwa pH=10) und gibt ein biszwei Tropfen einer l%-igen CUS04-Lösung hinzu.Die schnell einsetzende violette Färbung deutetauf einen Chelatkomplex der Kupferionen mit denStickstoffen der Peptidbindungen hin (siehe Folie Nr. 3).

ENZYMSTRUKTUR

Durch die dreidimensionale Faltung der Polypeptidkette entstehen nun ganz bestimmte Bindungszentren, an die Substratmoleküle, aber auchähnlich gebaute Moleküle angreifen können.Diese Bindungszentren nennt man aktive Zentren.Bindungsstellen, an die das Substratmolekülnicht, aber andere Moleküle angreifen können,werden allosterische Zentren genannt.In Folie Nr. 4 ist am Beispiel einer Rinder-Ribonuclease die Tertiärstruktur rekonstruiert.Im aktiven Zentrum ist ein Phosphationgebunden.

Wie nun die Enzym-Substrat-Bindung erfolgt,wird in einem kleinen Lehrfilm gezeigt, dessenProgrammlisting am Ende des Protokolls aufgeführt ist.Das Enzym weist ein aktives Zentrum auf, anwelches ein Substratmolekül ankoppeln kann. DieEnzym-Substratbindung kann durch das SchlüsselSchloß-Modell schematisch beschrieben werden.Nach Ankoppeln des Substratmoleküls spricht manvom ENZYM-SUBSTRAT-KOMPLEX.Dieser geht nun aufgrund der veränderten chemischen Bindungsenergie in einen aktivierten Zustand über und verändert seine Konformation.Durch diese Konformationsänderung erfolgt einBindungsaufbruch des Substratmoleküls , so daßder Enzym-Substrat-Komplex in den ENZYMPRODUKT-KOMPLEX übergeht.Die erneut veränderten chemischen Bindungskräfte verursachen ein Ablösen der Produktmole-

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küle, so daß das Enzym seine ursprüngliche Konformation wiedergewinnt. Zusammenfassend läßtsich formulieren:

E + S <====> ESES <====> EPEP <====> E + Pl + P2+ •••

Dieser Prozeß läßt sich durchaus auch umgekehrtformulieren, daß also mehrere Substratmolekülezu einem Produktmolekül vereinigt werden.

Enzyme können nicht nur als Proteine vorliegen,sondern auch mit anderen Molekülen in Wechselwirkung treten, Molekülen, die niedermolekulareWirkgruppen darstellen und irreversible oderreversibel gebunden werden.Im Falle einer irreversiblen Bindung sprichtman von PROSTHETISCHEN GRUPPEN, im Fall einerreversiblen Bindung bezeichnt man die hinzutretende Gruppe als das COENm (genauer als dasCOSUBSTRAT), das Enzym als APOENZYM, den zusammengelagerten Komplex als HOLOENZYM. In FolieNr. 5 sind im Falle einer Dehydrierung einerAminosäure (ein wichtiger Schritt im Prozeß derOxidation von Aminosäuren zu den entsprechendenCarbonsäuren) und der Oxidation eines Glycerinsäurederivats zum entsprechenden AldehydProzesse beschrieben, in denen NAD, bzw. FADals Cosubstrat, bzw. als prosthetische Gruppein den Stoffwechselmetabolismus eingreifen.

3. SPEZIFITAT

Die Existenz eines chemisch aktiven Bindungszentrums hat mehrere Effekte zur Folge.Zum Beispiel kann man Enzyme in ihrer Spezifität unterscheiden.Man spricht zum einen von

a) Substratspezifität:

Diese beruht auf dem spezifischen PASSEN desSubstratmoleküls am aktiven Zentrum des Enzyms.Man unterscheidet~yme, die eine geringe Substratspezifität best tzen, also von vielen unterschiedlichen Substratmolekülen angegriffen

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3


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werden können, von Enzymen, die auf bestimmteMolekülgruppen eingestellt sind oder von hochspezifischen Enzymen, die nur auf ein spezielles Substratmolekül reagieren.

b) Wirkungsspezifität:

Diese besagt, daß Enzyme nur eine von vielenthermodynamisch möglichen Umsetzungen katalysieren.Die Wirkungsspezifität wird durch den Proteinanteil des Enzyms determiniert.Manchmal kann ein Enzym auch in verschiedenenFormen vorliegen (sich zum Beispiel in seinerLadung ändern). In diesem Fall spricht man vonISOENZYMEN (siehe auch Folie Nr. 6).

c) Milieuspezifität:

Da Enzyme im zellulären Milieu ihre Aufgabenerfüllen, sind sie auf bestimmte zelluläre Faktoren eingestellt (siehe Folie Nr. 7).Zum einen wird ihre Aktivi tä t durch dieTemperatur bestimmt, die im Verlauf einerOPTIMUM-KURVE entspricht. Enzymatische Reaktionen verlaufen um 40 0 C am schnellsten, darüberhinaus ist ein zunehmender Aktivitätsverlustfestzustellen, der auf der DENATURIERUNG derEnzyme beruht. Bei höheren Temperaturen nimmtnämlich die Kraft polarer Bindungskräfte ab(während die hydrophober Wechselwirkungen ansteigt). Es setzt also eine Veränderung derräumlichen struktur der Enzyme ein. Dieser Prozeß setzt sich sowei t fort, daß die Proteinevollkommen ihre tertiäre Struktur (und dami tnatürlich ihre Wirksamkeit) verlieren und "auffasern 11 •

Aber nicht nur die Temperatur, auch der Ionengradient oder das Redoxpotential haben einenEinfluß auf die Enzymaktivität. Viele Ionenkooperieren mit Enzymen, stellen prosthetischeGruppen dar, die den Enzymen erst zu ihrer Aktivität verhelfen.Die Bindung von Disiulfidbrücken wird maßgeblich durch das Redoxpotential gesteuert, so daßdie Tertiärstruktur beeinflußt werden kann.Einer der wichtigsten Effekte wird allerdingsdurch den pH-Wert gesteuert. Viele enzymatischeReaktionen sind in ihrem Aktivitätsverlauf pHabhängig, da sie im aktiven Zentrum Carboxyloder Aminogruppen tragen, die protoniert, bzw.

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deprotoniert werden können. Die Folge ist einEinschränken bzw. ein Effektivieren der enzymatischen Aktivität bei niedrigem oder hohem pHWert (siehe auch Folie Nr. 8).

4. ENERGIEDIAGRAMM DER KATALYSE

Auf Folie Nr. 9 ist das Energiediagramm enzymatischer Reaktionen dargestellt. EnzymatischeReaktionen sind in der Lage, durch die Bildungder Enzym-Substrat- bzw. der Enzym-Produkt-Komplexe die Aktivierungsenergie für die Einzelschri t te herabzusetzen, so daß nicht mehreine große Energiebarriere wie für nichtkatalysierte Reaktionen übersprungen werden muß,sondern viele kleine Energiebarrieren. Durchdieses Herabsetzen der Aktivierungsenergie fürdie Einzelschritte können chemische Reaktionenerheblich schneller ablaufen, das chemischeGleichgewicht kann allerdings nicht verändertwerden.

5. NOMENKLATUR

1961 hat eine internationale Enzymkommissionder IUPAC Regeln für eine allgemeingültige Nomenklatur der Enzyme aufgestell t. Früher gabman den Enzymen Trivialnamen, die sich aus demNamen des Substrates, welches sie umsetzten undder Endung -ase zusammensetzten (BeispielUREASE für das harnstoffspaltende Enzym). Daallerdings in der Zwischenzei t eine Vielzahlanderer möglicher Umsetzungen bekannt gewordenwar, war die alte Nomenklatur überholt. Maneinigte sich darauf, die Enzyme in 6verschiedene Klassen zu unterteilen:

1. Oxido-Reduktasen2. Transferasen3. Hydrolasen4. Lyasen5. Isomerasen6. Ligasen

5


Jede Klasse ist nocheinmal unterteilt und zwaraufgrund der spezifische Wirksamkei t der Enzyme. So erhalten die Enzyme also eine Ziffernkombination, die sie exakt einordnen läßt(siehe Folie Nr. 10).

VERSUCH Nr. 2:

Eiweißspaltung durch PEPSIN

Um die bisher angeführten Tatsachen zu untermauern, soll ein Versuch durchgeführt werden,in dem die Temperatur- und pH-Abhängigkeiteiner enzymatischen Reaktion beobachtet werdensoll.Als Substrat dient koaguliertes Eiweiß, welchesaus Eiklar, das mit aqua dest. geschütteltwurde, gewonnen wird.Zu 5 Proben gibt man nun der Reihe nach:a) H20b) Pepsinc) Pepsin + Salzsäured) erhitztes Pepsine) erhitzte Lösung von Pepsin und Salzsäure.

Zu erwarten ist folgendes:(a) Das trübe Koagulat bleibt unverändert.(b) Es tritt kein Aufklaren des Koagulats auf,da Pepsin nur im sauren Bereich wirksam ist.(c) Nach einiger Zei t tri tt ein Aufklaren desKoagulats auf, da Pepsin im sauren Milieu dieEiweißketten spaltet(d) und (e ) Die Lösungen trüben sich ein, daaufgrund der hohen Temperaturen ein Denaturieren der Eiweiße einsetzt.

Im Vortrag funktionierte leider Versuch (c)nicht, was auf einen nicht korrekt eingestellten pH-Wert (vermutlich zu hoch) zurückzuführensein könnte.

WIRKUNGSWEISE DES PEPSINS:

Das Pepsin ist ein proteolytisches Enzym, alsoein eiweißspaltendes Enzym. Es wird in den Magendrüsen höherer Wirbeltiere gebildet (sieheFolie Nr. 11), die Vagus- und gastrin-kontrolliert eine unwirksame Vorstufe des Pepsins,

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~.

nämlich das Pepsinogen aus den Hauptzellen sezernieren. Bei niedrigem pH-Wert werden nun einige kleinere Peptidketten von dem Pepsinogenabgespal ten, es entsteht das hochwirksamePEPSIN.Das Pepsin spaltet sich zwar "selber", aber anscheinend sind Zugaben kleinerer Peptidkettenförderlich für die katalytische Aktivität.

Es gibt mehrere Modelle für den katalytischenMechanismus des Pepsins. Einen plausiblenmöchte ich hier vorstellen (siehe auch FolieNr.12):Das Pepsin besitzt in seinem aktiven Zentrumzwei Carboxylgruppen, die mi t der Ketogruppeeines Polypeptides in Wechselwirkung treten.Dadurch wird der entsprechende Kohlenstoff polarisiert und bindet an ein Sauerstoffanion derCarboxylgruppe des Enzyms, es entsteht einCarbonsäureester. Durch einen Elektronenübergang , der durch das "Umklappen" einer Wasserstoffbrücke initiiert wird, entsteht unter Abspaltung einer Peptidkette mit endständigerCarboxylgruppe ein Carbonsäureamid, welchesdurch Hydrolyse abgespal ten werden kann. Auchhier entsteht eine kleinere Peptidkette, allerdings mi t endständiger Aminogruppe. Das Enzymist in seinen ursprünglichen Zustand zurückgekehrt, die Peptidkette ist gespalten worden.Das Pepsin wirkt als Endopeptidase, spaltetalso selektiv innerhalb eines Proteins.

VERSUCH Nr. 3:

Phosphatase in Frischmilch

Als 3. Versuch wird der Nachweis einer Phosphatase in einem Frischmilchansatz demonstriert.Zum Vergleich wird ein Ansatz mit pasteurisierter und ultrahocherhitzter Milch vorgestellt.

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Versuchsaufbau:

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In einem Reagenzglas bereitet man einen Ansatzmit Frischmilch vor, den man mittels Natronlauge auf einen pH von 9.3 einstellt. Desgleichen verfährt man mi t einem Ansatz pasteurisierter Milch. Im Vortrag gibt man nun einigeml einer Phenolphthaleindiphosphat-Lösung hinzuund inkubiert im Wasserbad bei 40° c. Schonnach kurzer Zeit (etwa 3 min) sollte eineintensive Rosafärbung des Frischmilchansatzeseinsetzen, die auf der Freisetzung vonPhenolphthalein beruht.Der Ansatz mit der pasteurisierten Milch sollteim Gegensatz dazu allerdings farblos bleiben.

Der Versuch schlug leider fehl, vermutlich wardie Phosphatase-Konzentration im Frischmilchansatz zu gering. Versuche mi t frischer Milchbergen immer ein bestimmtes Risiko, da ja dasnachzuweisende Enzym produziert und in dieMilch sezerniert worden sein mußte.Die Hydrolyse des Phosphatesters erfolgt nachfolgendem schematischen Ablauf:

ROP03Hz + H20 <====} ROH + HOP03H2

R=Phenolphthaleinphosphat

Die Phosphatase in der Milch ist einealkalische Phosphatase, die also ihrWirkungsoptimum bei hohem pH-Wert erreicht.Vermutlich werden dadurch die Phosphatgruppendes Substrats deprotoniert und können imaktiven Zentrum der Phosphatase ankoppeln(siehe auch Folie Nr. 14). Gleichzeitig trittder Sauerstoff, der mit dem Rest des


Substratmoleküls verestert ist, mi t einersauren Gruppe des Enzyms in Wechselwirkung.Dadurch wird die Bindung zwischen dem Phosphorund diesem Sauerstoff abgeschwächt, derPhosphor kann mit dem Sauerstoffatom einerebenfalls im aktiven Zentrum gebundenen Hydroxylgruppe in Wechselwirkung treten. Es entstehtein zyklisches Elektronengas, in dem durch zyklischen Elektronenübergang das Substratmolekülin Phosphat und Alkohol gespalten wird unddurch nachfolgende Hydrolyse die Phosphatgruppevom aktiven Zentrum des Enzyms abgespaltenwird.

Man unterteil t die Phosphatasen in Mono- bzw.Diphosphatasen, je nachdem, ob sie eine oderzwei Phosphatgruppen vom Substratmolekül abspalten. Triester werden übrigens nicht enzymatisch gespalten.Unter den Phosphomonoesterasen, zu denen auchdie Phosphatase in der Frischmilch gehört, unterscheidet man die sauren und die alkalischenPhosphatasen (siehe auch Folie Nr. 13).Saure Phosphatasen sind bei höheren Pflanzen,Bakterien, Pilzen und in höheren Wirbel tieren(z.B. in hoher Konzentration in der menschlichen Prostatadrüse) verbreitet und besitzen einpH-Optimum von 5,4. Bei diesem pH-Wert sind sienicht nur am aktivsten sondern auch am stabilsten.Alkalische Phosphatasen kommen in fast allentierischen Geweben vor, vor allem in den Knochenwachstumszonen, da Phosphat ausgesprochenwichtig für den Knochenbau ist.Zweiwertige Ionen, wie Mn2 + oder Ca 2 + aktivieren die alkalischen Phosphatasen, deren pH-Optimum bei 9,3 liegt.

(Zur Farbreaktion des Phenolphthaleins sieheauch Folie Nr. 15).

VERSUCH Nr. 4:

Aldehyddehydrogenase in Frischmilch

Ein weiteres Enzym, das in Frischmilch nachzuweisen ist, ist eine Aldehyddehydrogenase, dieauch unter dem Begriff Schardinger-Enzym bekannt ist.Die Aldehyddehydrogenase vermag Aldehyde zu den

9


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entsprechenden Carbonsäuren zu oxidieren unddabei gleichzei tig Wasserstoff auf organischeSubstanzen zu übertragen, also im biochemischenSinne Reduktionsäquivalente zu produzieren.

- Versuchsaufbau:

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In ein Reagenzglas mit Frischmilch wird etwa 1ml Methylenblau und einige ml einer 0, l%-igenFormaldehydlösung zugegeben und mi ttels 0, 5 nNatronlauge auf pH 9,5 eingestellt. Mit Paraffin wird dieser Ansatz überschichtet und imWasserbad bei etwas 40° Cinkubiert. Dies geschah etwas eine halbe Stunde vor Beginn desVortrages. Die Aldehyddehydrogenase oxidiertenun das Formaldehyd und übertrug dabei Wasserstoff auf das Methylenblau, welches in diefarblose Leukoform überführt wurde. Ein Sauerstoffentwickler (H202 auf Braunstein, Mn02)wurde angeschlossen und eine (im Vortrag allerdings nur geringe) Blaufärbung registriert, dieauf der Reoxidation des Leukomethylens zu Methylenblau beruht (siehe zur Oxidation des Methylenblaus auch Folie Nr. 17).

Mechanismus der Aldehyddehydrogenase:

Das Formaldehyd geht in wässriger Lösung sehrschnell in seine Hydratform über. Diese (eigentlich ein Alkohol!) wird nun nach einemnicht näher beschriebenen Mechanismus von derAldehyddehydrogenase zu Ameisensäure oxidiert,wobei zwei Wasserstoffatome auf Methylenblauübertragen werden. Dieses geht dadurch in seineLeukoform über (siehe auch Folie Nr. 16). ImGegensatz zur Leukoform weist die farbige Formdes Methylenblaus ein über drei aromatische

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Ringe verteiltes delokalisiertes pi-ElektronenSystem auf, welches die Farbigkeit des Molekülsverursacht.

VERSUCH Nr. 5:

Reaktion der Peroxidase aus Meerrettich

In hohen Konzentrationen findet sich im Meerrettich ein Enzym, welches wie die Aldehyddehydrogenase zur Klasse der Oxido-Reduktasen gezählt wird. Oft wird es mit einem weiteren Enzym, der Katalase, welche im Anschluß vorgestellt wird, verwechselt.

- Versuchsaufbau:

11

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Versuchsdurchführung:

In einem hohen Becherglas werden 200 ml einerPyrogallol/H202-Lösung vorbereitet (dazu bringtman in einen 250 ml-Rundkolben 190 ml aquadest., 10 ml frisch berei tete 5%-ige Pyrogallol-Lösung und 1 ml frische 0, 5%-ige H2 02 -Lösung und vermischt gut). Auf laufendem Magnetrührer werden einige ml eines Meerrettich-Ex-


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sung dunkelviolett, um nach Zugabe einigerTropfen Salzsäure (1 m) sich nach rötlichorange aufzuhellen.Diese Reaktion verläuft sehr schnell und verdeutlicht die hohe Wechselzahl der Peroxidase(Wechselzahl : gibt an, wieviele Moleküle proZeiteinheit umgesetzt werden).

Reaktionsmechanismus:

In einem komplizierten, 1969 von Huisgen vorgeschlagenen Mechanismus wird das farblose PYROGALLOL zum roten PURPUROGALLIN oxidiert:

Zunächst wird das Pyrogallol von der Peroxidasezu einem Hydroxychinon oxidiert:

Dieses Hydroxychinon ist durch Resonanz stabilisiert:

Unter anderem kann man ein 1,3-dipolares Systemformulieren, welches für die Addition eines 2.Moleküls Hydroxychinon aufnahmefähig ist. DieAddition erfährt ihren Antrieb in der Aromatisierung des Adduktes:

12

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13

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Diese nicht isolierbare Zwischenstufe wird alsbeta-Diketon zur Carbonsäure verseift, die (zumindest lassen Absorptionsberechnungen daraufschließen) bei ungefähr 430 nm absorbiert, alsoviolett erscheinen müßte. Durch Zugabe von Protonen (in unserem Fall durch Zugabe von Salzsäure) decarboxyliert diese Carbonsäure zu demrötlichen Purpurogallin:

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'oWDie Peroxidase, die diese Reaktion ini tiiert,kommt in vielen pflanzlichen Geweben vor, indiesem Fall habe ich sie aus Meerrettich extrahiert, indem Meerrettich zerkleinert wurde undnach Mixen durch ein Kolliertuch gepreßt wurde.Dieser Rohextrakt ist schon hochaktiv.Peroxidasen haben die Funktion, organische Substanzen nach der allgemeinen Formel

H202 + AH2 <====> A + 2H20

zu oxidieren.Die Peroxidasen haben ein Molekulargewicht vonetwa 44000 und tragen als prosthetische Gruppeein Porphyrinringsystem, das sog. Protohaemin,in dem ein Eisenion komplex gebunden ist. Dieses Eisenion trägt eine Hydroxylgruppe, die zurAufnahme eines Atoms Sauerstoff fähig ist unddami t in ein Peroxid übergeht. Allerdings istdiese Bindung relativ reaktiv, dasSauerstoffatom kann leicht abgegeben werden, inunserem Fall wird es auf Pyrogallol übertragen(siehe dazu auch Folie Nr. 18).

Die Peroxidase hat in der pflanzlichen Zelledie Funktion, das für Pflanzen toxische H202abzubauen (und, wie gesagt, organische Substanzen gleichzeitig zu oxidieren).

H202 entsteht in den pflanzlichen Zellen zumeinen am reduzierenden Ende des Photosystems Iund bei der Umsetzung von Superoxidradikalanionen , die bei der Aufnahme von Elektronen amPhotosystem I und der Obertragung dieser Elektronen auf Wasser gebildet werden:


. Oa " + . Oz- + 2W ------> H202 + Os

Nach Reaktion mit den Superoxidradikalanionenkann das Hz 02 die Bildung von sehr reaktivenHydroxylradikalen veranlassen, die Zellmembranen zerstören können, da sie Lipide peroxidieren (siehe auch Folie Nr. 19).

VERSUCH Nr. 6:

Katalase in Kartoffeln

Versuchsaufbau:


Man gibt zu einem Kartoffelrohextrakt einige mleiner konzentrierten H202-Lösung. Beobachtetwird ein starkes Aufschäumen des Extraktes, wasauf die Bildung molekularen Sauerstoffs zurückzuführen ist.

Mechanismus der Katalase:

Die Katalase wirkt prinzipiell wie die Peroxidase. Auch sie ist in der Lage, HzOz abzubauen.Auch sie hat als prosthetische Gruppe ein Protohaemin I in dem ein Eisenion zentral komplexiert ist. Allerdings überträgt sie den Sauerstoff des gebildeten Peroxids nicht auf eineorganische Subs tanz, sondern auf Hz Oa , Dami tist ihre Aufgabe die reine Zersetzung des Was-

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serstoffperoxids, welches sowohl als Acceptorwie auch als Donator des Sauerstoffs dient.In der pflanzlichen Zelle wird die Katalase indie PEROXISOMEN, kleine, mitunter auch alsmicrobodies bezeichnete Zellorganellen transportiert, wo sie ihre katalytische Funktion erfüllt (siehe auch Folie Nr. 20).Die Katalase hat ein im Unterschied zur Peroxidase viel größeres Molekulargewicht (c.200000) • Das H202 stammt nicht aus derPhotosynthese, sondern aus derPHOTORESPIRATION.

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VERSUCHSTEIL B: REAKTIONSKINETIK

Wie aus den bisherigen Versuchen zu entnehmenwar, benötigen enzymatische Reaktionen eine gewisse Zeit. Es gibt Reaktionen, die schnellerund solche, die langsamer ablaufen.Um die Geschwindigkeit von enzymatischen Reaktionen zu erfassen, möchte ich im folgendenzwei Versuche vorstellen, die quali tative undquantitative Aussagen über die Art und Weise,wie Enzyme die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen, machen.Zuerst wird der Geschwindigkeitsverlauf einerenzymatisch katalysierten Reaktion verfolgt,danach die Ermittlung einer enzymspezifischenKonstanten, der MICHAELIS-KONSTANTEN vorgestellt.Aus zeitlichen Gründen war es mir im Vortragnicht möglich, die Ermittlung der MichaelisMenten-Konstanten experimentell zu demonstrieren. Es blieb mir lediglich die theoretischeErörterung von Versuch und Auswertung.

VERSUCH Nr. 7:

Messung der pH-Anderung bei der Harnstoffspaltung durch Urease

Versuchsaufbau:

16



In ein 300 ml Becherglas gibt man etwa 200 mleiner 15%igen Harnstofflösung und einige Tropfen Phenolphthaleinlösung. Man prüft mit einerpH-Elektrode den pH-Wert. Bei frisch bereitetenHarnstofflösungen liegt dieser bei pH=7. Nungibt man bei eingeschal tetem Magnetrührer undangeschlossenem Schreiber einige Milligramm eines käuflichen Urease-Präparats (Merck) hinzu.

Versuchsergebnis:

Die Lösung verfärbt sich nach rosa, was aufeine basische Reaktion hindeutet. Der Schreiberregistriert eine logarithmische Kurve, die denGeschwindigkeitsverlauf der Reaktion bis zurEinstellung des Gleichgewichtes wiederspiegelt.Zum Ergebnis siehe auch AnhangVersuchsergebnisse) .

Die Urease ist eine Hydrolase, die sehr spezifisch auf Harnstoff ist (sieh auch Folie Nr.21). Sie kommt in Hefen und Schimmelpilzen vor,in Harnbakterien, in denen sie auch entdecktwurde, bei niederen Tieren wie Mollusken, derMagenmucosa höherer Tiere und in hohenKonzentrationen im Samen von Schwert- undSojabohnen.Die Urease spaltet den Harnstoff(wahrscheinlich über ein instabilesZwischenprodukt (Carbaminsäurederivat) formellin Ammoniak und C02. In wäßriger Lösung erfolgtallerdings eine Säure-Base-Reaktion, in der dieCarbonationen für die Alkalisierung der Lösungverantwortlich sind, daher die Erhöhung des pHWertes der Lösung.Man könnte übrigens auch genauso gut den Anstieg der Leitfähigkeit messen

QUANTITATIVE ENZYMKINETIK:

Im Lehrfilm ist schon von den allgemeinen Reaktionsgleichungen einer einfachen Ein-SubstratReaktion gesprochen worden:

17


r:

k+l k+2

E + S <===> ES <===> E + Pk- 1

Bezogen auf das Substrat ist dadurch eine Reaktion 1. Ordnung formuliert.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden einigewesentliche Beobachtungen gemacht, die heutenoch allgemeingültig sind:

- die Reaktionsgeschwindigkeit ist der Enzymkonzentration direkt proportional.- die Reaktionsgeschwindigkei t ist bei konstanter Enzymkonzentration von der Substratkonzentration abhängig.

Diese experimentell belegbaren Fakten können amModell der Enzym-Substrat-Reaktion veranschaulicht werden:Bei einer konstanten Substratkonzentration undeiner kleinen Enzymkonzentration wird es natürlich einige Zeit dauern, bis die gesamte Substratmenge umgesetzt worden ist. Jedes Enzymmuß sehr viel öfter in den katalytischen Zykluseingreifen als bei einer hohen Enzymkonzentration . Auch wenn der Einzelprozeß die gleicheZei t dauert, so ist doch die Gesamtzei t beikleinen Enzymkonzentrationen dadurch erheblichgrößer.Bei steigenden Substratkonzentrationen und konstanter Enzymkonzentration beobachtet man imBereich kleiner Substratkonzentrationen einenlinearen Geschwindigkeitsverlauf. Mit zunehmender Substratkonzentration werden nun immer mehraktive Zentren abgesättigt, bis alle Zentrenvon Substratmolekülen besetzt sind. Die Reaktionsgeschwindigkei t in diesem Bereich wirdMaximalgeschwindigkeit genannt, v•• x. Bei nochhöheren Substratkonzentrationen beobachtet manin vielen Fällen ein Absinken der Geschwindigkeit, was auf H~~ zurückzuführen ist(siehe unten).MICHAELIS und MENTEN postulierten nun ein Komplexbildungsgleichgewicht zwischen E und S, dassich so schnell einstellen sollte, daß E und Sstets in Gleichgewichtskonzentrationen vorlägen. Daher mußte die Reaktion in Richtung derProdukte (k+2) geschwindigkeitsbestimmend sein(siehe auch Folie Nr. 22).BRIGGS und HALDANE erkannten allerdings, daßder stationäre Wert der Enzym-Substrat-Komplex-

18


Konzentration stark von dem des Komplexbildungsgleichgewichtes abwich. Daher postulierten sie ein Fließgleichgewicht (steadystate), in dem (ES) konstant war (siehe auchFolie Nr. 23):

d(ES)----- = k.l· (E)· (S) -k-l· (ES) -k+ 2· (ES) = 0dt

nie Anfangsgeschwindigkeit vo der Reaktion istalso nur bestimmt durch den Zerfall diesesKomplexes in die Produktmoleküle:

d(P)= k+ 2· (ES) = vo

dt

Trägt man die Anfangsgeschwindigkeiten einerenzymatischen Reaktion gegen steigende Substratkonzentrationen auf, so erhäl t man einelogarithmische Sättigungskurve, die nach ihrenEntdeckern genannte MICHAELIS-MENTEN-KURVE(siehe auch Folie Nr. 24). Die Substratkonzentration, bei der die halbmaximale Geschwindigkeit erreicht wird, nennt man MICHAELIS-MENTENKONSTANTE, KM_ KM ist temperatur- und pR-abhängig, aber nicht abhängig von der eingesetztenEnzymkonzentration. Die Michaelis-Konstante istfür jedes Enzym spezifisch und gibt seine Reaktivität, besser, seine Affinität zum Substratmolekül bei definierten Bedingungen (Temperatur, Milieu), an.LINEWEAVER und BURK erkannten die Nachteile derMichaelis-Menten-Kurve:- oft ist die Maximalgeschwindigkeit einer enzymatischen Reaktion schwer zu ermitteln, dadas Maximum nicht oder nur sehr kurz erreichtwird und Substrathemmungseffekte die Kurveüberlagern. Daher fällt es auch oft schwer, KMzu ermitteln.- Außerdem sind Abweichungen vom Kurvenverlaufschwer zu registrieren.Sie linearisierten daher den Kurvenverlauf, indem sie den reziproken Wert der Anfangsgeschwindigkeit gegen den reziproken Wert derSubstratkonzentration auftrugen. Man erhält soeine Gerade, deren Schnittpunkt mit der x-Achse(1/(8» -l/KM angibt. Der Schnittpunkt mit dery-Achse (l/vo) gibt den Wert der reziprokenVmax an. Die Steigung der Geraden ist derQuotient von KM und Vmax (siehe Folie Nr. 25).

19


Es existieren viele Möglichkei ten, die Michaelis-Konstante eines Enzyms zu ermitteln, mannometrische, photometrische Methoden, ichmöchte im folgenden den OPTISCHEN TESTvorstellen, der auf der unterschiedlichenAbsorption des NAD+(Nicotinamidadenindinucleotid), bzw. des NADHberuht. Alle enzymatischen Reaktionen, beidenen Wasserstoff auf NAD+ übertragen werden,können mi t dem nach o. WARBURG entwickel tenTest untersucht werden:

VERSUCH Nr. 8:

Ermittlung der Michaelis-Konstanten der HefeAlkoholdehydrogenase (H-ADH)


Reaktionsprinzip:

NAD+, bzw. NADH zeigen bei 340-360 nm ein unterschiedliches Absorptionsverhalten (sieheauch Folie Nr. 26) • Die oxidierte Formabsorbiert lediglich bei 300 nm, bei 340 nmaber nicht, wogegen die reduzierte Form bei 340nm ein zweites Absorptionsmaximum aufweist.Das unterschiedliche Absorptionsverhalten resultiert aus dem unterschiedlichen Oxidationszustand des NAD speziell am Pyridinring desNicotinamidanteils des NAD (siehe auch FolieNr. 27).

Aufgrund des unterschiedlichen Absorptionsverhaltens des NAD+ und des NADH muß es also möglich sein, enzymatische Reaktionen, bei denenNAD+ reduziert wird, spektroskopisch zu verfolgen und aus der Geschwindigkeit der Extinktionsänderung auf die Geschwindigkeit der enzymatischen Reaktion zu schließen.

Benötigte Materialien:

1: Puffer, pH=9,O:16,6 g Na4P207 x 10 H20,4,16 9 Semicarbazidhydrochlorid,0,84 9 Glycin und16 ml 2 n NaOH

20


mit a. dest auf 500 ml auffüllen.

2: Äthanol-Lösung:92,1 mg Äthanol aha. in 100 ml a. dest lösen(2.10-2 Mol)

3: NAD-Lösung:40 mg NAD in 1 ml a. dest auflösen

4: G-SH-Lösung:90 mg Glutathion-SH in 1 ml a.dest auflösen

5: Serumalbuminlösung:5 ml O,l%-ige Serumalbuminlösung

6: Hefe-ADH:1 ml einer Hefe-ADH-Suspension: 0,5 mg ADH/mI,verdünnt mit Lsg. 5.

Zu 2.5 ml des Puffers pipettiert man nun in 1cm-Glasküvetten:

- 0,06 ml NAD-Lsg.,- 0,01 ml GSH-Lsg.,- jeweils verschiedene Äthanol-Mengen (0,02 /0,06/0,1/0,12/0,2 ml Athanol-Lsg.)

Zu jeder Lösung werden nun 0, 02 ml der HefeADH-Suspension pipettiert. Gleichzeitig wirdeine Stoppuhr gedrückt und nach 30 sek. 7 minelang die Extinktionsänderung bei 366 nmregistriert.

Das Ergebnis ist auf den folgenden Seiten aufgelistet.Aus der Steigung einer an den Extinktionsverlauf zum Beginn der Reaktion angelegten Tangenten kann man die Extinktionsänderung ermitteln:

21

Lsg. Äthanol-Zug. c(Et-OH)(mL) · 10- 4 Mol

dE· min- 1

Lsg. 1: 0,2 14,4 0,40Lsg. 2: 0,12 8,9 0,14Lsg. 3: 0,10 7,44 0,10Lsg. 4: 0,06 4,53 0,085Lsg. 5: 0,02 1,53 0,012

Die Extinktion steht im direkt proportionalenVerhältnis zur Konzentration des NADH:

E = e·c·d


e = Extinktionskoeffizient (für NAD: 3340-Mol1. cm- 1

c = Konzentration (Mol/I)d = Schichtdicke der Küvette (=1 cm)

Da die Anfangsgeschwindigkei t v« wiederußI direkt proportional zur Konzentration ist, folgtdaraus:

äv« dc=

dt dt

äv« dE=> = -------

dt e- d- dt

Für die Konzentrationsänderung zu Beginn derReaktion folgt daraus:

dc dE= ----~-

dt e· d- dt

Trägt man die so ermi ttel ten Anfangsgeschwindigkeiten und Substratkonzentrationen gegeneinander auf, so erhält man die MichaelisKurve • In der reziproken Darstellung kann imLineweaver-Burk-Diagramm sowohl die MichaelisKonstante als auch die Maximalgeschwindigkei termittelt werden.

Versuchsergebnis (siehe auch Anhang, Versuchsergebnis) :

KM = 1,5-10- 4 (Mol-I)

V.ax = 1,1-10- 4 (Mol·1-1·min- 1 )

REAKTIONSMECHANISMUS DER ADH:

Formell kann man für die Umsetzung des Substrates Äthanol durch die Alkoholdehydrogenaseformulieren:

22

H H

CH3-C-OH + NAD+ <====> CHa-C=O + NADH + H+

H


Das Gleichgewicht liegt bei pH=7 auf der linken Seite, wird aber im alkalischen Milieu(Puffer!) und bei Entfernung des Reaktionsproduktes Acetaldehyd durch Semicarbazid fastvollständig auf die rechte Seite verschoben.

Folgende Ergebnisse (von Blume zusammengestellt) haben zum tiefgreifenden Verständnisdes Reaktionsmechanismus der ADH geführt:a) Die Zahl der Zink-Atome sowie die der NAD+(bzw. der NADH)-Moleküle stimmt überein.b) Die katalytische Wirkung der ADH sinkt mitZugabe von Komplexbildnern, welche mit Zn2+-Io

nen reagieren.c) Das Zn2+-Ion kann zusätzlich zu zwei negativgeladenen Ionen vier ungeladene Liganden mi tfreien Elektronenpaaren koordinativ binden.d) Die ADH wird durch Komplexbildner vergiftet.e) Das pH-Optimum der ADH liegt bei 9,5. Da derpKs -Wert der SH-Gruppen bei 8,3 liegt, liegtbei diesem pH-Wert ein großer Teil dieser Gruppen dissoziiert in der Form -8- vor. Oberhalbvom pH 9,5 bildet sich Zn(OH)2.f) Setzt man anstelle des Äthanols CH3 CH2 OHdeuterierten Alkohol CH3CD20H ein, so erhältman NADD anstelle von NADH.g) Methanol zeigt im Gegensatz zu Athanol fastüberhaupt keinen Umsatz.

Auf Folie 28 ist der genaue Reaktionsmechanismus zu sehen:

Die ADH besi tzt im aktiven Zentrum Sulfid-Ionen, die ein Zn 2+ komplexieren. Diffundiert nunein NAD+ -Molekül heran, so erwei tert sich derZn-Komplex, durch Komplexierung mit den freienElektronenpaaren der Stickstoffe des Adeninantei1s des NAD+. Gleichzei tig binden ionischeAnziehungskräfte den Pyridinanteil des NAD+ anein wei teres im aktiven Zentrum befindlichesSulfidion . Das NAD+ ist dami t als Coenzym reversibel gebunden (Bild A).Das herandiffundierende Äthanol-Molekül wirdmit seinem Sauerstoffatom koordinativ an dasZn 2 + -Ion und mi t dem Wasserstoffatom des OHRestes an die Aminogruppe des Adenins gebunden(Bild B).Dabei wird die Bindung zwischen dem Sauerstoffund Wasserstoffatom gelockert.Die lipohile Methylgruppe des Athanols ist überVan der Waals-Kräfte an homöopolare Reste desEnzyms, die eine lipophi le Tasche bilden, gebunden. Diese Fixierung des Alkoholmoleküls be-

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wirkt eine enge Nachbarschaft des mit dem Sauerstoffatom verbundenen C-Atoms zum positiv geladenen Nicotinsäureamidrest von NAD+. Dadurchwird der Obergang eines Hydridions zum NAD+-Molekül ermöglicht (Bild Cl.Die am Äthanolmolekül zurückbleibende Ladungwird durch Abstoßen des Hydroxyl-Wasserstoffsals Proton eliminiert,. Diese wird zunächstdurch die Aminogruppe des Adenins und anschließend durch das Puffersystem abgefangen.Das entstehende Acetaldehyd löst sich aufgrundder veränderten Molekülgeometrie aus der koordinativen Bindung zum Zink und diffundiert ab.Gleichzeitig zerfällt der Enzym-NADH-Komplex(Bild D). Der katalytische Zyklus istdurchlaufen , das Enzym ist wieder"einsatzbereit".

VERSUCH Nr. 9:

Hemmung der Lipase-Aktivität

Versuchsaufbau:

24

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In zwei 300 ml Erlenmeyerkolben gibt man 50 mlfrische (!) Vollmilch und setzt jeweils 6 mlo, 5 n NaOH zu. Man färbt mi t einigen TropfenPhenolphthalein bis zu einer sichtbaren Rosafärbung.Nun gibt man jeweils 1 g eines Lipasepräparates(Pankreatin Forte) hinzu.Nach wenigen Sekunden ist schon eine sichtbareEntfärbung der Lösungen zu erkennen. Dies istauf die Lipaseaktivität zurückzuführen. Die Lipase hydrolysiert die Milchfette und setztFettsäuren frei. Diese neutralisieren die alkalische Milchlösung, der pH wird erniedrigt, dieRosafärbung verschwindet.Nun gibt man zu einer der Lösungen einen überschuß Athanol zu. Die zwei te Lösung wird mi t0,5 n NaOH bis zur Rosafärbung zurücktitriert.Danach wird auch die mit Athanol versetzte Lösung zurücktitriert.Lösung 1 (ohne Äthanol) sollte etwas mehr NaOHverbrauchen und nach einer gewissen Zei tauchwieder farblos werden. Dies war im Versuch zuerkennen. Lösung 2 blieb noch eine sehr langeZeit rosafarben.

Das Ergebnis ist auf eine Hemmung der Lipaseaktivität durch Äthanol zurückzuführen.

Die Lipase spaltet in drei aufeinanderfolgendenSchri t ten ein Fet tmolekül in drei Fet tsäurenund ein Glyceridmolekül (siehe Folie Nr. 30).Allerdings kann diese Umsetzung nur an derGrenzfläche zwischen Fett- und Wasserphasestattfinden. Das Äthanol löst die Fette partiell, die Grenzphase ist nicht mehr existent unddie Lipase kann die Fette nicht mehr angreifen.

Die Lipase ist ein Enzym, das den Hydrolasenzugerechnet wird. Ihre Funktion ist - wie gesehen, die hydrolytische Spaltung von Fetten.Dabei steigt die Spaltungsgeschwindigkeitmit

a) der Kettenlänge der Fettsäuren,b) der Anzahl der Fettsäuren undc) dem Gehalt an ungesättigten Fettsäuren.

Die einzige Bedingung für die Hydrolyse istdie, daß der auf Wasser übertragene Rest eineKetogruppe neben der SpaltsteIle tragen muß.

25


26

Daher haben Lipasen eine geringe Substratspezifität.

Lipasen kommen in den meisten tierischen Organismen und Organen vor (in höheren Wirbeltierenhaupts. in der Pankreas).

HEMHUNGSTYPEN:

Enzymatische Reaktionen laufen also nicht immerungehindert ab. Viele Reaktionen sind mehr oderweniger gehemmt.Man unterscheidet (filmische Darstellung) zwischen mehreren Hemmungstypen:

a) kompetitive Hemmung:

wieam

daseinDie

stark

Ein Molekül, welches ähnlich gebaut ist,das Substratmolekül , greift das Enzymaktiven Zentrum an und bindet. Dadurch istEnzym nicht mehr in der Lage,Substratmolekül umzusetzen.Reaktionsgeschwindigkeit istherabgesetzt.

b) Substrathemmung:

Zu viele Substratmoleküle konkurrieren um dasaktive Zentrum. Dabei hemmen sie sich durchsterische Hinderung oder in dem Fall, wenn mehrere Bindungsstellen für ein Substratmolekülexistieren und mehrere Substratmoleküle im aktiven Zentrum binden.

c) allosterische oder nichtkompetitive Hemmung:

Ein allosterisches Molekül bindet an das Enzyman einer anderen Stelle, verändert die Konformation des Enzyms, so daß dieses seine durchdie Struktur bedingte Wirksamkeit verliert.

d) Produkthemmung:

Produktmoleküle wirken als allosterische Inhibitoren.

Natürlich kann man sich bei diesen Typen aucheine fördernde (effektivierende) Wirkung vor-


stellen.

Zum Schluß sei noch auf die regulative Funktiondieser Effekte hingewiesen.Enzymatische Reaktionen, die solch "schnellen"Inhibierungs- bzw. Effektivierungseffekten unterliegen, sind natürlich sehr gut geeignet, imzellulären Milieu für eine angemessene Anpassung an Milieuänderungen zu sorgen. Die Veränderung biochemischer Konzentrationen muß nichtüber die relativ langsame Kontrolle durch dasgenetische Material erfolgen.Daher liegt der Schluß nahe, daß Enzyme einsehr al ter Bestand lebender, bzw. sich selbstselbstorganisierender System sind.

27


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ANHANG:

- Folien 1-30

- Gleichgewichtseinstellung bei derHarnstoffspaltung durch Urease

- Ermittlung der Michaelis-Konstanten

- Programmlisting des Lehrfilmes


ENZYMOLCJC7IE

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8

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pH

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EIl.::zy.rnka.ta.~y~8'

ohneKatalysator

Enzym-Katalyse

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k~ei.-


DIE INTERNATIONALE KLASSIFIZIERUNG DER ENZYME

1. OXIDO-REDUKTASEN(Oxidations-Reduktions-Reaktionen):

1.1. Wirkend auf -CH-OH

1. 2. Wirkend auf -C=O

1. 3. Wirkend auf -CH=CH-

1. 4. Wirkend auf -CH-NR2

1. 5. Wirkend auf -CH-NH-

1. 6 . Wirkend auf NADH;NADPH.... .. . .. . . . ...2. TRANSFERASEN

(~bertragung von funktionellen Gruppen):

2.1. Cj.-Gruppen2.2 . Aldehyd oder Keto-Gruppen2 .3. Acyl-Gruppen2.4. Alkyl- oder Aryl-Gruppen (außer Methyl-)2.5. N-haltige Gruppen2.6 . P-haltige Gruppen2.7. S-haltige Gruppen

3. HYDROLASEN(Hydrolytische Reaktionen) :

3.1. Ester3.2. Glykosidische Bindungen3.3 . Äther-Bindungen3.4. Peptid-Bindungen3.5. Andere C-N-Bindungen3.6. Säureanhydride

4. LYASEN(Lösen C-C, C-O, C-N und andere Bindungen)

5 . ISOMERASEN(Isomerisierung, d.h. intramolekulare Änderungen):

5.1.5.2.5.3.

Racemasen, EpimerasenCis-trans-IsomerasenIntramolekulare Oxidoreduktasen

6. LIGASEN (Synthetasen)(Kovalente Bindung zwischen zwei Molekülen bei gleichzeitigerATP-Spaltung)


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KATALASE-WIRKUNG==========================

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[E] hoch

[E] niedrig

Substratkonzentration

Die Michaelis-Menten-Konstante KM gleicht derS~bstratkonzen~ration. bei der die Reaktionsgeschwindigkeit dieHa/fte der maximalen Geschwindigkeit beträgt. Die schwarzeund die farbige Kurve stehen für verschiedene Enzymkonzentratianen.


ENZYMKINETIK===================

Na.c=btei~e Mic=ba.e~iS3-

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S3C)b~e:r- :Z:"Ll e:r--

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* * * * * * * * * * **************************** Program enzsubko ***************************

* * * * * * * * * *

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30 40 50 "60 -70 - *** ENZYMATISCHE REAKTION ***80 -90 ' by JULIUS ZANDER100 -110 - Marburg, 1989120 "

130 -***************************************140 " PROGRAMMAUFBAU: *150 - -------------- *160 ' SUBSTRAT-ENZYM-RAKTION: 0490-1700 *170 - SUBSTRAT-HEMMUNG: 3370-3940 *180 - KOMPETITIVE HEMMUNG: 3970-5000 *190 - NICHTKOMPETITIVE HEMMUNG: 5030-6020 *200 - PRODUKT-HEMMUNG: 6050-6860 *210 -***************************************220 -230 CLS:MODE 0: BORDER 0240 IF INKEY (18) THEN 240250 a$="EIN-SUBSTRAT-REAKTION"260 B$=tt====================="270 GOTO 1910280 GOSUB 6960290 -300 -VORSPANN **********************************************************310 "320 PEN 2330 LOCATE 3,15:PRINT"ein";:LOCATE 12,18:PRINT"bindet";:LOCATE 3,21:PRINT"und aufbricht. tt

; : LOCATE 3,3:PRINT "Dieser kleine";:LOCATE 3,6:PRINTttLehrfilm so11";:LOCATE 3,9:PRINT"IhnenINT"wie ein"; :PEN 11340 LOCATE 13,12:PRINT"ENZYM";:LOCATE 9, 15:PRINT"SUBSTRAT- tt

; : LOCATE 3,18:PRINT"MOLEKUEL"; :PEN 2350 FOR t=l TO 4000:NEXT360 b=3370 FOR a=2 TO 18380 LOCATE a,b:PRINT STRING$(1,224); : SOUND 1,400,1,13390 LOCATE a,b:PRINT STRING$(1,32)400 NEXT410 b=b+3420 IF b=24 THEN GOTO 440430 GOTO 370440 PEN 2450 LOCATE 3,5: PRINT" Ausserdem sehen ";:LOCATE 7,9:PRINT"Sie die"; : LOCATE 5,13:PRINT"wichtigsten"; :PEN 11460 LOCATE 4, 17:PRINT"Hemmungstypen"; :PEN 2470 FOR t=l TO 4000:NEXT480 b=5490 FOR a=2 TO 18500 LOCATE a,b:PRINT STRING$(1,224); : SOUND 1,200,1,13510 LOCATE a,b:PRINT STRING$(1,32)520 NEXT530 b=b+4540 IF b=21 THEN GOTO 560550 GOTO 490


560 -570 - EIN-SUBSTRAT-ENZYM-REAKTION **************************************580 -590 - VORSPANN ENZYM-SUBSTRAT-REAKTION * * * * * * * * * *600 '610 PEN 2620 LOCATE 4,5:PRINT"IM ERSTEN FALL"; : LOCATE 7, 8: PRINT" SEHEN SIE"; : LOCATE 10,11:PRINT"DIE"; :PEN 11630 LOCATE 5,14: PRINT"EIN-SUBSTRAT-"; : LOCATE 7,17: PRINT"REAKTION"; : PEN 1640 FOR T=l TO 3000:NEXT650 -

660 ' SUBSTRAT-WANDERUNG * * * * * * * * * * * * * * *670 ....680 CLS690 CALL &BD19700 MODE l:BORDER 1710 GOSUB 7280720 LOCATE#3,4,2:PRINT#3,A$730 LOCATE#3,4,3:PRINT#3,B$740 PRINT#2:PRINT#2," E N Z Y M + SUB S T RAT --->":PRINT#2:PRINT#2750 CLS#l760 GOSUB 7100770 PEN#1,2780 h=15:g=20790 FOR z=l TO 1000800 a=INT(RND(1)*360)810 DEG820 x=COS(a):y=SIN(a)830 LOCATE g,h:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE g+l,h+l:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE

g, 22 : PR I NT" SUBSTRAT"840 FOR t=l TO 100:NEXT850 LOCATE g,h:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE G+1,H+1:PRINT STRING$(2,32)860 IF h<=12 THEN h=12870 IF h>=19 THEN h=19880 IF g<=lO THEN g=10890 IF g=10 AND h=16 THEN GOTO 990900 IF G=10 AND H=15 THEN GOTO 990910 IF G=10 AND H=17 THEN GOTO 990920 IF x>=O AND y>=O THEN g=g-l930 IF x<=O AND y>=O THEN h=h-1940 IF x<=O AND y<=O THEN g=g950 IF x>=O AND y<=O THEN h=h+1960 IF x>=O AND y>=O THEN SOUND 1,400,1,13970 IF x>=O AND y>=O THEN LOCATE g+8,22:PRINT STRING$(1,32)980 NEXT990 FOR g=10 TO 5 STEP -11000 LOCATE 9,15:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE 10,16:PRINT STRING$(2~32); : LOCATE 9,17:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE 10,18:PRINT STRING$(2,32)1010 LOCATE G,16:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE G+1,17:PRINT STRING$(2,143)1020 IF g=5 THEN LOCATE 9,22:PRINT"SUBSTRAT"; : LOCATE 17,22:PRINT STRING$(1,32):SOUND 1,1000,100,131030 FOR t=1 TO 100:NEXT1040 SOUND 1,500,1,131050 IF G>5 THEN LOCATE G,16:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE g+1,17:PRINT STRING$(2,32)1060 NEXT1070 FOR t=l TO 1000:NEXT1080 FOR a=25 TO 16 STEP -11090 PEN 2


1100 LOCATE a+l,'22:PRINT ff KOMPLEX"1110 SOUND 1,a*10,1,131120 FOR t=l TO 100:NEXT t1130 IF a>16 THEN LOCATE a+8,22:PRINT STRING$(1,32)1140 PEN 11150 NEXT1160 LOCATE 8, 22: PRINTtt-,,; : LOCATE 17,22:PRINT"-"1170 PRINT#2,STRING$(3,32);"ENZYM-SUBSTRAT-KOMPLEX"1180 FOR m=l TO 3000:NEXT11 9 0 LOCATE 1 0, 16: PR I NT "UNTER SP ANNTJNG"1200 FOR t= 1 TO 5000:NEXT1210 '

1220 -Substrataufbruch * * * * * * * * * * * * * * * * * *1230 ,..1240 FOR a=8 TO 151250 LOCATE 1,a:PRINT#2,STRING$(1,32)1260 FOR t=l TO 200:NEXT1270 NEXT1280 PRINT#2:PRINT#2," ENZYM-SUBSTRAT-KOMPLEX AENDERTH:PRINT#2:PRINT#2," SEINE KONFORMATION":PRINT#2:PRINT#21290 FOR a= 10 TO 25 STEP 11300 FOR t=l TO 50:NEXT1310 LOCATE a,16:PRINT STRING$(1,32)1320 SOUND 1,200,5,131330 NEXT1340 PEN 21350 LOCATE 5,12:PRINT STRING$(2,207);STRING$(1,32); : LOCATE 6,13:PRINT STRING$(2,207); :PEN 11360 LOCATE 5,15:PRINT STRING$(2,143);STRING$(1,32); : LOCATE 5,16:PRINT STRING$(3,32)1370 FOR T=1 TO 1000:NEXT1380 FOR a=l TO 91390 LOCATE l,8+a:PRINT STRING$(1,32)1400 FOR t=l TO 200:NEXT1410 NEXT1420 FOR a=15 TO 8 STEP -11430 LOCATE a+1,22:PRINTuPRODUKT-KOMPLEX"1440 SOUND 1,600,1,151450 IF a>8 THEN LOCATE a+15,22:PRINT STRING$(1,32)1460 NEXT1470 FOR a= 8 TO 151480 LOCATE 1,a:PRINT#2, STRING$(1,32)1490 FOR t=l TO 200:NEXT1500 NEXT1510 PRINT#2:PRINT#2," ENZYM-SUBSTRAT-KOMPLEX --->":PRINT#2:PRINT#2," ENZYMPRODUKT-KOKPLEX":PRINT#2:PRINT#21520 FOR T=l TO 3000:NEXT1530 ~

1540 -PRODUKTWANDERUNG * * * * * * * * * * * * * * * * * *1550 -1560 FOR t=l TO 5000:NEXT1570 FOR A=5 TO 15 STEP 11580 SYMBOL 243,8,12,14,255,255,14,12,81590 LOCATE A,15:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+1,17:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE 5,16:PRINT STRING$(2,32)1600 FOR T=l TO 200:NEXT1610 LOCATE A+2,15:PRINT STRING$(l,32);STRING$(1,243);" Produkt l";:LOCATE A+3,17:PRINT STRING$(1,32);STRING$(1,243);" PRODUKT 2";:LOCATE A+3,22:PRINT STRING$(6,32)1620 SOUND 1,200,1,13


1630 IF a<16 THEN LOCATE a+1,17:PRINT STRING$(1,32)1640 IF a=15 THEN LOCATE 16,17:PRINT STRING$(1,143)1650 PEN 21660 IF a=6 THEN LOCATE 5,15:PRINT STRING$(1,207); : LOCATE 5,12:PRINT STRING$(1,32)1670 IF a=7 THEN LOCATE 6,15:PRINT STRING$(1,207); : LOCATE 6,12:PRINT STRING$(1,32)1680 IF a=8 THEN LOCATE 7,15:PRINT STRING$(1,207); : LOCATE 7,13:PRINT STRING$(1,32)1690 IF a<15 THEN LOCATE a,15:PRINT STRING$(3,32)1700 PEN 11710 NEXT1720 FOR t=l TO 1000:NEXT1730 FOR a=8 TO 151740 LOCATE 1,a:PRINT#2, STRING$(1,32)1750 FOR T=l TO 200:NEXT1760 NEXT1770 PRINT#2:PRINT#2," ENZYM-PRODUKT-KOMPLEX --->":PRINT#2:PRINT#2," E N Z Y

M + PRO D U K T E tt : PR I NT# 2 : PR I NT#21780 FOR T=l TO 8000:NEXT1790 GOTO 33001800 CLS1810 ~

1820 ~ Nachwort ****************************************************1830 '1840 MODE O:BORDER 1,2: INK 15,221850 LOCATE 3,4: PRINT "Sie saherl eine"; : LOCATE 5, B: PRINT"PRODTJKTION"; : LOCATE 2,12:PRINT"der JULIUS-ZANDER-"; : LOCATE 6, 16:PRINT"LEHRAMTS-ft; : LOCATE 7,20:PRINT"COMPANY"1860 FOR T=l TO 5000:NEXT1870 CLS:BORDER O:PEN 121880 IF INKEY (18) THEN 18801890 GOTO 101900 ,.

1910 ~ VORSPANN ENZYMOLOGIE *********************************************1920 -1930 CLS:MODE O:BORDER 11940 FOR a=l TO 31950 MOVE a,l:DRAW a,4001960 MOVE 1,A:DRAW 640,A1970 MOVE 635+A,1:DRAW 635+A,4001980 MOVE 1,395+A:DRAW 635, 395+A1990 NEXT2000 WINDOW#1,2,19,15 t 2 32010 PAPER#1,62020 CLS#l2030 FOR a=l TO 32040 ~E

2050 MOVE 50+a,380:DRAW 50+a,3202060 MOVE 80,380+a:DRAW 50,380+a2070 MOVE 75,360+a:DRAW 50,360+a2080 MOVE 80,320+a:DRAW 50,320+a2090 -12100 MOVE 110+a,350:DRAW 110+a,3202110 MOVE 110+a,360:DRAW 110+a,3652120 .... n2130 MOVE 140+a,334:DRAW 140+a,3202140 MOVE 175+a,334:DRAW 175+a,3202150 MOVE 140,334+a:DRAW 175,334+a2160 .... f


2170 MOVE 210,350+a:DRAW 190,350+a2180 MOVE 220,380+a:DRAW 200,380+a2190 MOVE 200+a,380:DRAW 200+a,3202200 " ue2210 MOVE 230+a,340:DRAW 230+a,3202220 MOVE 269+a,340:DRAW 269+a,3202230 MOVE 230,320+a:DRAW 269, 320+a2240 MOVE 235+a,350:DRAW 235+a,3552250 MOVE 264+a,350:DRAW 264+a,3552260 -h2270 MOVE 300+a,380:DRAW 300+a,3202280 MOVE 300,350+a:DRAW 334, 336+a2290 MOVE 334+a,336:DRAW 334+a,3202300 " r2310 MOVE 360+a,345:DRAW 360+a,3202320 MOVE a+370,340:DRAW 360,a+3302330 ,

u2340 MOVE 390+a,340:DRAW 390+a,3202350 MOVE 430+a,340:DRAW 430+a,3202360 MOVE 390,320+a:DRAW 430,320+a2370 ~ n2380 MOVE 460+a,340:DRAW 460+a,3202390 MOVE 500+a,340:DRAW 500+a,3202400 MOVE 460,a+340:DRAW 500,a+3402410 .". g2420 MOVE 530+a,340:DRAW 530+a,3202430 MOVE 570+a,340:DRAW 570+a,2902440 MOVE 530,340+a:DRAW 570,340+a2450 MOVE 530,320+a:DRAW 570,320+a2460 :MOVE 570,290+a:DRAW 540,290+a2470 .... i

2480 MOVE 150+a,260:DRAW 150+a,2402490 MOVE 150+a,270:DRAW 150+a,2752500 -n2510 MOVE 180+a,260:DRAW 180+a,2402520 MOVE 220+a,260:DRAW 220+a,2402530 MOVE 180,260+a:DRAW 220,260+a2540 .... d2550 MOVE 280+a,260:DRAW 280+a,2402560 MOVE 320+a,280:DRAW 320+a,2402570 MOVE 280,260+a:DRAW 320, 260+a2580 MOVE 280,240+a:DRAW 320,240+a2590 -12600 MOVE 360+a,260:DRAW 360+a,2402610 MOVE 360+a,270:DRAW 360+a,2752620 -e2630 MOVE 400+a,260:DRAW 400+a,2402640 MOVE 440+a,260:DRAW 440+a,2502650 MOVE 400,260+a:DRAW 440,260+a2660 MOVE 400,250+a:DRAW 440,250+a2670 MOVE 400,240+a:DRAW 440,240+a2680 NEXT2690 FOR a=O TO 62700 "E2710 MOVE 30,a+100:DRAW 50,a+l002720 MOVE 30,a+150:DRAW 80,a+1502730 MOVE 30,a+50:DRAW 80,a+502740 MOVE 30+a,50:DRAW 30+a,1502750 -N2760 MOVE a+80,70:DRAW a+80,120


2770 MOVE a+120,120:DRAW a+120,702780 MOVE a+80,120:DRAW a+120,702790 .... z2800 MOVE 180,a+l10:DRAW 145,a+l102810 MOVE 145,a+80:DRAW 180,a+802820 MOVE 180,a+110:DRAW 145,a+802830 ""Y2840 MOVE 235,a+100:DRAW 215,a+902850 MOVE 215,a+90:DRAW 200,a+l002860 FOR b=l TO 32870 MOVE 214+b,90:DRAW 214+b,752880 NEXT b2890 ~M

2900 MOVE a+250,120:DRAW a+250,702910 MOVE a+290,120:DRAW a+290,702920 MOVE a+290,120:DRAW a+270,952930 MOVE a+270,95:DRAW a+250,1202940 -02950 MOVE a+310,60:DRAW a+310,1302960 MOVE a+350,60:DRAW a+350,1302970 MOVE 350 J a +13 0 : DRAW 316,a+1302980 MOVE 350,a+55:DRAW 316,a+552990 ""L3000 MOVE a+375,40:DRAW a+375,1603010 MOVE 375,a+40:DRAW 410,a+403020 .... 03030 MOVE a+400,65:DRAW a+400,1203040 MOVE a+440,65:DRAW a+440,1203050 MOVE 406,a+59:DRAW 440,a+593060 MOVE 406,a+120:DRAW 440,a+1203070 ""G3080 MOVE 470,a+l10:DRAW 500,a+1103090 MOVE a+470,110:DRAW a+470,703100 MOVE 470,a+70:DRAW 500,a+703110 MOVE a+500,70:DRAW a+500,903120 MOVE 500,a+90:DRAW 495,a+903130 ~I

3140 MOVE a+530,60:DRAW a+530,1243150 MOVE 525,a+60:DRAW 540,a+603160 MOVE 525,a+124:DRAW 540,a+1243170 '"E3180 MOVE a+560,55:DRAW a+560,1503190 MOVE 610,a+55:DRAW 560,a+553200 MOVE 585,a+l00:DRAW 560,a+l003210 MOVE 610,a+150:DRAW 560,a+1503220 NEXT3230 FOR t=l TO 200:NEXT3240 FOR t=l TO 3000:NEXT3250 MODE O:BORDER 0: INK 0,03260 GOTO 2803270 -3280 .... Zusammenfassung I ********************************************3290 .".3300 CLS:MODE O:BORDER 0: INK 0,03310 LOCATE 3,5:PRINT"ZUSAMMENFASSUNG";:PEN 1 I

3320 LOCATE 2,10:PRINT"E + <===)"j :PEN 113330 LOCATE 6,10:PRINT"S"; : LOCATE 15,lO:PRINT"ES"; : LOCATE 4, 14:PRINT"ES"; :PEN 23340 LOCATE 7, 14:PRINT" <===) EP"; : LOCATE 4, 18:PRINT"EP"; : LOCATE 18, 18:PRINT"P";: PEN 13350 LOCATE 7,18:PRINT" <===> E +"


3360 FOR t=l TO 10000 STEP l:NEXT3370 CLS3380 IF INKEY(18) THEN 33803390 ",.

3400 ~ SUBSTRATHEMMUNG ***************************************************3410 ",.3420 ~ VORSPANN SUBSTRATHEMMUNG * * * * * * * * * * * * * * *3430 ",.3440 CLS3450 MODE O:BORDER O:INK 0,03460 GOSUB 69603470 PEN 23480 LOCATE 2,5:PRINT"Als naechsten Fall"; : LOCATE 6,9:PRINT"sehen Sie"j:LOCATE 9, 12:PRINT"die"j :PEN 113490 LOCATE 3, 18:PRINT"SUBSTRAT-HEMMUNGft

3500 FOR t= 1 TO 5000:NEXT3510 ,.3520 ~ EINFUEHRUNG SUBSTRATHEMMUNG * * * * * * * * * * * *3530 -3540 CLS3550 MODE l:BORDER O:INK 0,03560 PEN 13570 GOSUB 72803580 PRINT#3:PRINT#3," SUBSTRATHEMMUNG":PRINT#3,tf ==============="3590 PRINT#2:PRINT#2,tf ZWEI SUBSTRATMOLEKUELE KON-":PRINT#2:PRINT#2," KURRIEREN UM DAS REAKTIVE":PRINT#2:PRINT#2," ZENTRUM DES

ENZYMS"3600 CLS#l3610 GOSUB 70903620 -3630 -SUBSTRATBEWEGUNG BEI DER SUBSTRATHEMMUNG ********************************3640 ~

3650 CALL &BD193660 FOR a= 20 TO 8 STEP -13670 LOCATE a,17:PRINT STRING$(2,143)3680 IF A=21 THEN LOCATE A+1,24:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE a,24:PRINT STRING$(1,32)3690 LOCATE a+l,18:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A,14:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+1,15:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+3,22:PRINT"SUBSTRATE"3700 SOUND 1,400,1,133710 FOR B= 1 TO 200:NEXT3720 IF a>8 THEN LOCATE a,17:PRINT STRING$(3,32); : LOCATE a+l,18:PRINT STRING$(4,32); : LOCATE a,14:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+l,15:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+l1,22:PRINT STRING$(1,32)3730 NEXT3740 LOCATE 8,17:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 9,18:PRINT STRING$(2,32)3750 FOR w=O TO 1080 STEP 903760 DEG3770 b=SIN(w):c=COS(w)3780 LOCATE 8, 14-b:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE 9, 15-b:PRINT STRING$(2,143); :LOCATE 8, 17-C:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE 9, 18-C:PRINT

STRING$(2,143)3790 SOUND 1,200,3,133800 FOR t=l TO 100:NEXT3810 LOCATE 8.16:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 8, 14-B:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE9, 15-b:PRINT STRING$(2,32)j : LOCATE 8, 17-C:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 9, 18-C:PRINT STRING$(2,32)3820 NEXT3830 LOCATE 8,14:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE 9,15:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE


B117~PRINT STRING$(2,143);;LOCATE 911B~PRINT 3TRING$(2,143)3840 FOR a=g TO 153850 LOCATE 1,a:PRINT STRING$(1,32)3860 FOR t=l TO 200:NEXT3870 HEXT3880 PRINT#2:PRINT#2," Bei zu hoher Substratkon-":PRINT#2:PRINT#2," zentration inhibieren sich":PRINT#2:PRINT#2," die SUBSTRATMOLEKUELE selber"3890 FOR a=8 TO 153900 LOCATE a,14:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+l.15:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A,A+9:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+l,A+10:PRINTSTRING$(2,143); : LOCATE A+3,22:PRINT"SUBSTRATEtt3910 FOR B=l TO 200:NEXT3920 IF a)=8 THEN LOCATE a,14:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+l,15:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a,a+9:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+l.a+10:PRINT STRING$(2,32)3930 IF A<15 THEN LOCATE A+3,22:PRINT STRING$(1,32)3940 IF A=15 THEN LOCATE 18,22:PRINT STRING$(10 t32)

3950 NEXT3960 FOR T=l TO 3000:NEXT3970 CLS3980 "..

3990 ".. KOMPETITIVE HEMMUNG *************************************************4000 "..

4010 ".. VORSPANN * * * * * * * * * * * * * * * *4020 "..4030 CLS4040 MODE O:BORDER 0: INK 0,04050 GOSUB 69604060 PEN 24070 LOCATE 2,4:PRINTttIM NAECHSTEN FALL";:LOCATE 4, 8: PRI NT"SEHEN SIE DIE"; :PEN 114080 LOCATE 5, 13:PRINT"KOMPETITIVE"; : LOCATE 7, 17:PRINTtfHEMMUNGtf

4090 FOR T= 1 TO 2000:NEXT4100 "..4110 ".. ENDE VORSPANN * * * * * * * * * * * * * * *4120 .".4130 CLS4140 MODE l:BORDER 1: INK 0,04150 GOSUB 72804160 PRINT#3:PRINT#3," KOMPETITIVE HEMMUNGtt:PRINT#3,tt =================="4170 PRINT#2:PRINT#2," Angriff des ENZYMS durcl.1":PRINT#2:PRINT#2,"RATMOLEKTJEL und": PRINT#2: PRINT#2," einen INHIBITOR"

ein SUBSTi

4180 GOSUB 70904190 "..4200 ".. BEWEGUNG DES INHIBITORS KOMP.HEM. * * * * * * * * * * *4210 -4220 CALL &BD194230 FOR A=23 TO 16 STEP -14240 SYMBOL 242,255,255,0,0,255,255,0,04250 SYMBOL 246,24,56,120,255,255,120,56,244260 PEN 24270 LOCATE A-8,A:PRINT STRING$(1,143);STRING$(1,242);:LOCATE A-7,A+1:PRINT STRING$(1,143);STRING$(l,242); : LOCATE A-4,22:PRINT"INHIB I

ITOR";:PEN 14280 LOCATE A-3,16:PRINT STRING$(2,143);STRING$(1,32);STRING$(1,246);" SUBSTRAT"4290 SOUND 1,500,1,13


4300 LOCATE A-2,17:PRINT STRING$(2,143)4310 FOR T=l TO 200:NEXT4320 IF A>16 THEN LOCATE A-8,A:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a-7,a+1:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+9,16:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a-1,17:PRINT STRING$(1,32);:LOCATE a+4,22:PRINT STRING$(1,32)4330 HEXT4340 FOR A=8 TO 164350 LOCATE 1,A:PRINT STRING$(1,32); :PEN 24360 FOR T=l TO 200:NEXT4370 NEXT4380 PRINT#2:PRINT#2," DER INHIBITOR BINDETtt:PRINT#2:PRINT#2," am aktiven Zentrumft : PR I NT#2 : PRI NT#2 . " des ENZYMS"4390 FOR A=8 TO 5 STEP -14400 LOCATE A,16:PRINT STRING$(1,143);STRING$(l,242); : LOCATE A+l,17:PRINT STRING$(1, 143);STRING$(1,242); : LOCATE A+4,22:PRINT"INHIBITOR"4410 SOUND 1,A*20,5,134420 FOR T=l TO 200:NEXT4430 IF A>5 THEN LOCATE A+1,16:PRINT STRING$(l,32); : LOCATE a+2,17:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a+12,22:PRINT STRING$(1,32)4440 NEXT4450 FOR A=28 TO 19 STEP -14460 LOCATE A,22:PRINT"KOMPLEX"4470 SOUND 1,A*10,5,134480 FOR T=l TO 100:NEXT4490 IF A>19 THEN LOCATE A+6,22:PRINT STRING$(1,32)4500 NEXT4510 PEN 14520 FOR T=l TO 200:NEXT4530 LOCATE 8, 22:PRINTtt

- " ; : LOCATE 18,22:PRINT"-"4540 FOR A=8 TO 154550 LOCATE 1,A:PRINT#2,STRING$(1,32)4560 FOR T=l TO 200:NEXT4570 NEXT4580 PRINT#2:PRINT#2," ENZYM + INHIBITOR ---->":PRINT#2:PRINT#2," ENZYM-INHIBITOR-KOMPLEX":PRINT#2:PRINT#24590 ~

4600 ~SUBSTRATBEWEGUNGKOMP.HEM. * * * * * * * * * * * * *4610 ."4620 FOR A=13 TO 7 STEP -14630 PEN 14640 LOCATE A,16:PRINT STRING$C2,143);STRING$(1,32);STRING$(1,246);tt SUBSTRAT";:LOCATE A+1,17:PRINT STRING$(2,143)4650 SOUND 1,A*20,10,134660 FOR B=l TO 200:NEXT4670 IF A>7 THEN LOCATE A+1,16:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a+2,17:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a+12,16:PRINT STRING$(7,32)4680 NEXT4690 LOCATE 7,16:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 8,17:PRINT STRING$(2,32)4700 FOR a=O TO 1260 STEP 904710 DEG4720 g=COS(a):c=SIN(a)4730 LOCATE 8+g,16-c:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE 9+G,17-c:PRINT STRING$(2,143)4740 SOUND 1,200,1,134750 IF a=1260 THEN GOTO 47904760 FOR t=l TO 100:NEXT4770 LOCATE 8+g,16-c:PRINT STRING$C2,32); : LOCATE 9+G,17-c:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE 10,16:PRINT STRING$(1,246)4780 NEXT4790 FOR a=8 TO 15


4800 LOCATE 1,a:PRINT#2, STRING$(1,32)4810 FOR t=l TO 200:NEXT4820 NEXT4830 PRINT#2:PRINT#2," Das SUBSTRATMOLEKUEL kann nicht":PRINT#2:PRINT#2," ankoppeln, da das aktive Ze n t r um'": PRINT#2: PRINT#2,"vom INHIBITOR blockiert ist."4840 LOCATE 9,16:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE lO,17:PRINT STRING$(2,32)4850 FOR a=7 Ta 154860 LOCATE A,A+9:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+l,A+10:PRINT STRING$(2,143); :LOCATE A+3,A+9:PRINT STRING$(1,243);" SUBSTRAT"4870 SOUND 1,A*20,4,134880 FOR T= 1 TO 200:NEXT4890 IF A>=7 THEN LOCATE A,A+9:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+l,a+10:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+3,a+9:PRINT STRING$(10,32)4900 PEN 24910 LOCATE 11,22: PRINT"HIBITOR-"; : LOCATE 19,22: PRINT"KOMPLEX"; : PEN 14920 HEXT4930 "4940 " INHIBITORBEWEGUNG ZURUECK KOMP.HEM. * * * * * * * * * *4950 "4960 FOR A= 5 TO 30 STEP 14970 PEN 24980 LOCATE A,16:PRINT STRING$(1,143);STRING$(1,242);:LOCATE A+l,17:PRINT STRING$(1,143);STRING$(1,242)4990 IF A>8 THEN LOCATE A,22:PRINTftINHIBITORtt

5000 SOUND 1.A*10,4,135010 FOR T=l TO 200:NEXT5020 IF A<30 THEN LOCATE A,16:PRINT STRING$(1,32);:LOCATE a+l,17:PRINT STRING$(1,32)5030 IF A)=8 THEN LOCATE A,22:PRINT STRING$(l,32)5040 IF A=30 THEN LOCATE A,16:PRINT STRING$(2,32);:LOCATE a+1,17:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a,22:PRINT STRING$(10,32)5050 NEXT5060 FOR T=l Ta 3000:NEXT5070 CLS5080 ."

5090 "NICHTKOMETITIVE HEMMUNG **********************************************5100 .".

5110 - VORSPANN NICHTKOMPETITIVE HEMMUNG * * * * * * * * * * * * * *5120 .".5130 CLS5140 MODE 05150 GOSUB 69605160 PEN 25170 LOCATE 5,4:PRINT"Im naechsten"; : LOCATE 4,7:PRINT"Fall sehen Sie"; : LOCATE 9,10: PRINT"die"; : LOCATE 3.13: PRINT"nichtkompetitive"; :PEN 115180 LOCATE 4, 17:PRINTtt H e m m u n g"5190 FOR t=l TO 3000:NEXT5200 CLS5210 MODE l:BORDER 0: INK 0,05220 GaSUB 72805230 PRINT#3:PRINT#3," NICHTKOMPETITIVE HEMMUNGtt:PRINT#3," ========================"5240 PRINT#2:PRINT#2," Das ENZYM wird durch einen": PRINT#2:PRINT#2,"RISCHEN INHIBITOR":PRINT#2:PRINT#2," angegriffen:"5250 GOSUB 71805260 --5270 "BEWEGUNG ALLOSTERISCHER INHIBITOR * * * * * * * * * * * * * * *5280 ,.

ALLOSTE


5290 FOR A=l TO 105300 PEN 15310 LOCATE A,16:PRINT STRING$(2,127); : LOCATE A,17:PRINT STRING$(2,127)5320 FOR T=l TO 200:NEXT5330 IF A<10 THEN LOCATE A,16:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a,17:PRINT STRING$(2,32)5340 NEXT5350 FOR a=9 TO 155360 LOCATE 1,a:PRINT#2,STRING$(1,32)5370 FOR t=l TO 200:NEXT5380 NEXT5390 PRINT#2:PRINT#2," Der ALLOSTERISCHE INHIBITOR bin- tt : PRI NT#2 : PRI NT#2 , " det an einer anderen Stelle an":PRINT#2:PRINT#2," das ENZYM undtt

5400 FOR T=l TO 200:NEXT5410 CALL &BD195420 FOR A=10 TO 135430 PEN 15440 LOCATE A,16:PRINT STRING$(2,127); : LOCATE A,17:PRINT STRING$(2,127); :PEN 35450 LOCATE A+2, 16:PRINT STRING$(2,207); : LOCATE A+2,17:PRINT STRING$(3,207)5460 FOR T=l TO 200:NEXT5470 IF A<13 THEN LOCATE A,16:PRINT STRING$(3,32); : LOCATE a,17:PRINT STRING$(3,32)5480 NEXT5490 FOR a=9 TO 155500 LOCATE 1,a:PRINT#2,STRING$(1,32)5510 FOR t=l TO 200:NEXT5520 NEXT5530 PRINT#2:PRINT#2:PRINT#2,tt veraendert die Konformation":PRINT#2:PRINT#2."

des ENZYMS:"5540 FOR T=l TO 3000:NEXT5550 FOR a=9 TO 155560 LOCATE 1,a:PRINT#2,STRING$(1,32)5570 FOR t=l TO 200:NEXT5580 NEXT5590 ."5600 ." SUBSTRATBEWEGUNG NICHTKOMP.HEM. * * * * * * * * * * * * * *5610 -5620 PRINT#2:PRINT#2," Angriff des allosterisch in-":PRINT#2:PRINT#2," hibierten ENZYMS durchu:PRINT#2:PRINT#2," ein SUBSTRATMOLEKUELff

5630 G=32:h=155640 FOR 2=1 TO 10005650 A=INT(RND(1)*360)5660 DEG5670 X=COS(A):y=SIN(a)5680 PEN 15690 LOCATE G,H:PRINT STRING$(2,143);:LOCATE G+l,H+l:PRINT STRING$(2,143);:LOCATE G-l,22:PRINT"SUBSTRATtt; : LOCATE 16,22:PRINT STRING$(1,32)5700 FOR T=l TO 100:NEXT5710 LOCATE G,H:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE G+l,H+l:PRINT STRING$(2,32); : LOCATEG+7,22:PRINT STRING$(l,32)5720 IF H<12 THEN H=125730 IF H>19 THEN H=195740 IF G<18 THEN G=185750 IF G=18 AND H=16 THEN GOTO 58505760 IF G=18 AND H=17 THEN GOTO 58505770 IF G=18 AND H=18 THEN GOTO 58505780 IF G=18 AND H=15 THEN GOTO 5850


5790 IF X)=O AND Y)=O THEN G=G-l5800 IF X<=O AND Y)=O THEN H=H-l5810 IF X<=O AND Y<=O THEN G=G5820 IF X)=O AND Y<=O THEN H=H+l5830 NEXT5840 LOCATE 17,22:PRINT"SUBSTRAT"5850 FOR A=O TO 1170 STEP 905860 B=COS(A):c=SIN(a)5870 LOCATE 18-B,16-c:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE 19-B,17-c:PRINT STRING$(2,143)

5880 FOR T=l TO 100:NEXT5890 IF a=1170 THEN GOTO 59205900 LOCATE 18-B,16-c:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 19-B,17-c:PRINT STRING$(2,32)5910 NEXT5920 FOR a=9 TO 155930 LOCATE 1,a:PRINT#2,STRING$(1,32)5940 FOR t=l TO 200:NEXT5950 NEXT5960 PRINT#2:PRINT#2,u Das SUBSTRATMOLEKUEL kann nicht tt : PR I NT# 2 : PRI NT# 2 , " ankoppeln. Das reaktive Zentr"umtt

: PRINT#2: PRINT#2, tt des ENZYMS ist strukturveraendert. tt

5970 LOCATE 17,15:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 18,16:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE17,22:PRINT STRING$(1,32)5980 ,.5990 ' SUBSTRATBEWEGUNG ZURUECK NICHTKOMP.HEM. * * * * * * * * * * * * * *6000 .,..6010 FOR A=19 TO 306020 LOCATE A,15:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+l t16:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A-l,22:PRINT"SUBSTRAT"6030 FOR T=l TO 150:NEXT6040 IF A<=30 THEN LOCATE A,15:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a+l,16:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE a-l,22:PRINT STRING$(1,32)6050 NEXT6060 LOCATE A-l,22:PRINT STRING$(8,32); : LOCATE A,15:PRINT STRING$(2,32); : LOCATEA+l t16:PRINT STRING$(2,32)6070 FOR T=l TO 3000:NEXT6080 CLS6090 FOR t=l TO 3000:NEXT6100 .,..

6110 ~PRODUKTHEMMUNG ******************************************************6120 .,..

6130 ' VORSPANN PRODUKTHEMMUNG * * * * * * * * * * * * * * * *6140 ,.6150 GOSUB 69806160 PEN 26170 LOCATE 3,5:PRINT"Im letzten Fall";:LOCATE 3,9:PRINTtt s ehen Sie die"; :PEN 116180 LOCATE 3,15:PRINTuPRODUKTHEMMUNG"6190 FOR T=l TO 2000:NEXT6200 CLS6210 MODE l:BORDER 1: INK 0,06220 GOSUB 72806230 LOCATE#3,5,2:PRINT#3,"PRODUKTHEMMUNG"6240 PRINT#3," ================tt6250 LOCATE#2,5,2:PRINT#2,"Angriff eines Produkt-"; : LOCATE#2,5, 4:PRINT#2,"MOLEKUELS an einer anderen"; : LOCATE#2,5,6:PRINT#2,"Stelledes ENZYMS"6260 ....

6270 ,. PRODUKTBEWEGUNG PROD.HEM. * * * * * * * * * * * * *6280 ....


6290 GOSUB 71806300 CALL &BD196310 FOR a=l TO 106320 PEN 16330 LOCATE a,16:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A,23:PRINTuPRODUKT"6340 FOR t=l TO 200:NEXT6350 IF a<10 THEN LOCATE a,16:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a,23:PRINT STRING$(1,32)6360 NEXT6370 FOR A=9 TO 156380 LOCATE#2,1,A:PRINT#2, STRING$(1,32)6390 FOR T=l TO 200:NEXT6400 NEXT6410 PRINT#2:PRINT#2," Das PRODUKTMOLEKUEL koppelt":PRINT#2:PRINT#2," an das ENZYM und veraendert":PRINT#2:PRINT#2," seineKonformation."6420 FOR a=10 TO 136430 LOCATE a,16:PRINT STRING$(2,143); :PEN 116440 LOCATE a+2,16:PRINT STRING$(2,207)6450 FOR t=l TO 200:NEXT6460 PEN 16470 IF a<13 THEN LOCATE a,16:PRINT STRING$(1,32)6480 HEXT6490 LOCATE 16,22:PRINT"-"6500 FOR A=25 TO 17 STEP -16510 LOCATE A,23:PRINT"-BINDUNG"6520 FOR T=l TO 110:NEXT6530 IF A>17 THEN LOCATE A+7,23:PRINT STRING$(1,32)6540 HEXT6550 FOR t=l TO 500:NEXT6560 FOR a=9 TO 156570 LOCATE 1,a:PRINT STRING$(l,32)6580 FOR t=l TO 200:NEXT6590 NEXT6600 .,-6610 - SUBSTRATBEWEGUNG PROD.HEM. * * * * * * * * * * * * *6620 .,-6630 PRINT#2:PRINT#2," Angriff eines SUBSTRATMOLEKUELS":PRINT#2:PRINT#2,"an das aktive Zentrumtt : PRI NT#2 : PRI NT#2 , tJ des ENZYMS"6640 FOR a=30 TO 17 STEP -16650 LOCATE a t 16 : PR I NT STRING$(2,143); : LOCATE A+l,17:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+1,22:PRINT"SUBSTRAT"6660 FOR t=l TO 200:NEXT6670 IF a>17 THEN LOCATE a+l,16:PRINT STRING$(l,32); : LOCATE a+2,17:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a+8,22:PRINT STRING$(1,32)6680 NEXT6690 LOCATE 17,16:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 18,17:PRINT STRING$(2,32)6700 FOR w=O TO 1260 STEP 906710 DEG6720 a=COS(w):b=SIN(w)6730 LOCATE 18+a,16-b:PRINT STRING$(2,143);:LOCATE 19+A,17-B:PRINT STRING$(2,143)

6740 IF w=1260 THEN GOTO 67806750 FOR t=l TO 100:NEXT6760 LOCATE 18+a,16-b:PRINT STRING$(2,32); : LOCATE 19+A,17-B:PRINT STRING$(2,32)6770 NEXT6780 FOR a=g TO 156790 LOCATE 1,a:PRINT STRING$(1,32)6800 FOR t=l TO 200:NEXT


Das SUBSTRATMOLEKUEL kann nicht":PRINT#2:PRINT#2,"Zen-":PRINT#2:PRINT#2,"besitzt."

I";STRING$(3,207):P

I" j STR I NG$ ( 1 , 221> i STR

";STRING$(6,207):PRI

";STRING$(2,207):PRINT#1,"

ENZYM"

"jSTRING$(6,207):PRINT#1,""jSTRING$(6,207):PRI

7220 PRINT#1,"EN#1,27230 PRINT#1,"ING$(6,207):PRINT#1,"NT#1:PRINT#1,"7240 RETURN7250 -7260 -WINDOWS *******************************************************7270 -7280 - window 1 * * * * * * * * * * * * * *7290 -

6810 NEXT6820 PRINT#2:PRINT#2,"ankoppeln, da das aktiveeine andere KONFORMATION6830 -6840 - SUBSTRATBEWEGUNG ZURUECK PROD.HEM. * * * * * * * * * * * * *6850 -6860 FOR a=17 TO 306870 LOCATE a,16:PRINT STRING$(2,143); : LOCATE A+1,17:PRINT STRING$(2,143)j : LOCATE A+1,22:PRINT"SUBSTRAT"6880 FOR t=1 TO 200:NEXT6890 IF a<30 THEN LOCATE a,16:PRINT STRING$(1,32)j : LOCATE a+1,17:PRINT STRING$(1,32); : LOCATE a+l,22:PRINT STRING$(1,32)6900 NEXT6910 FOR t=1 TO 3000:NEXT6920 CLS6930 IF INKEY(18) THEN 69306940 GOTO 18206950 -6960 - BILDSCHIRMABGRENZUNG *********************************************6970 -6980 CLS6990 MODE O:BORDER O:INK 0,07000 FOR i=400 TO 380 STEP -27010 MOVE O,i:DRAW 640,1,17020 MOVE 0,i-350:DRAW 640,i-3507030 NEXT7040 FOR i=O TO 14 STEP 27050 MOVE 1,50:DRAW 1,3807060 MOVE 640-i,50:DRAW 640-i,3807070 NEXT7080 RETURN7090 -7100 -Enzym 1 *******************************************************7110 -7120 PRINT#1:PRINT#1:PRINT#1:PEN#1,27130 PRINT#1," "jSTRING$(5,207):PRINT#1," "jSTRING$(6,207):PRINT#1," "jSTRING$(6,207):PEN#1,37140 PRINT#1," "jSTRING$(2,207):PRINT#1," "jSTRING$(3,207):PEN#1,27150 PRINT#1," "j STRING$ (6,207) : PRINT#1," "; STRING$ (1,221> i STRING$ (6,207) : PRINT#1," "jSTRING$(6,207):PRINT#1:PRINT#1," ENZYM"7160 RETURN7170 -7180 -ENZYM 2 *******************************************************7190 -7200 PRINT#1:PRINT#1:PRINT#1 :PEN#1,27210 PRINT#1," "jSTRING$(5,207):PRINT#1,"NT#1," "jSTRING$(6,207):PEN#1,3


7300 WINDOW#1~1~40,10~49

7310 PAPER#l,O:CLS#l7320 -

7330 ~window 2 * * * * * * * * * * * * * * *7340 -7350 WINDOW#2,1,40,4~9

7360 PAPER#2~O:CLS#2

7370 .".

7380 ~window 3 * * * * * * * * * * * * * * *7390 .".7400 WINDOW#3,1,40,l,37410 PAPER#3,O:CLS#37420 RETURN


hinweis bei dieser datei handelt es sich um ein protokoll ... · wie nun die enzym-substrat-bindung...

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