Hemmung Es ist bekannt, dass Enzyme sehr spezifisch reagieren. Trotzdem können manchmal auch Substanzen mit dem Enzym in Wechselwirkung treten, bei denen es sich nicht um das Substrat handelt. Von diesen sind einige bekannt, wobei es sich oft um Substanzen handelt, die die Aktivität des Enzyms herabsetzen, um sogenannte Inhibitoren. Diese Interaktion kann auf verschiedene Weisen geschehen.

Kompetitive Hemmung Fügt man zu Succinat und Succinathydrogenase noch ein wenig Malonat hinzu, so läuft die Reaktion wesentlich langsamer ab.

Testet man jedoch Malonat mit Succinatdehydrogenase, so stellt man fest, dass keine Reaktion abläuft. Succinat und Malonat sind homologe. Die Strukturen sind sich so ähnlich, dass sie um das aktive Zentrum des Enzyms konkurrieren. Gelangt jedoch ein Malonatmolekül an das aktive Zentrum des Enzyms, kann es nicht umgesetzt, nicht dehydriert werden.

Kurve 1: Normaler Reaktionsverlauf Kurve 2: Reaktionsverlauf bei Anwesenheit eines Inhibitors

Reaktionsschema der kompetitiven Hemmung Kompetitive Hemmung ist in der Regel reversibel indem man die Konzentration des Substrates erhöht.

Unkompetitive Hemmung Bei der unkompetitiven Hemmung handelt es um eine Hemmung, bei der der Inhibitor an den Enzym-Substrat-Komplex bindet, aber nicht an das freie Enzym. Das Substrat kann ungehindert an das Enzym binden. Der Inhibitor bindet hiervor weder an das Enzym, noch an das Substrat. Sobald aber der Substrat-Enzym-Komplex entstanden ist, kann der Inhibitor an den Komplex binden. Hierbei wird vermutet, dass der Inhibitor das ative Zentrum verzerrt und katalytisch unwirksam macht.

Reaktionsschema der unkompetitiven Hemmung Die unkompetitive Hemmung kann nicht durch eine Erhöhung der Substrat-konzentration ausgeglichen werden.

Nichtkompetitive Hemmung Bei der nichtkompetitiven, oder auch gemischten Hemmung, bindet der Inhibitor sowohl an das Substrat, als auch an den Enzym-Substrat-Komplex. Man nimmt an, dass er an Bereiche des Enzyms koppelt, die sowohl bei der Substratbindung, als auch bei der Katalyse beteiligt sind.

Reaktionsschema der hichtkompetitiven Hemmung

Allosterische Hemmung Bei der allosterischen Hemmung handelt es sich um eine Endprodukt-hemmung. Die Inhibitoren lagern sich hierbei nicht am aktiven Zentrum, sondern andern Orts an (allos = griech. andernorts, steros = griech. Ort) und verändern die Konformation des Enzyms. Hierdurch wird die Bindung des Substrats am aktiven Zentrum erschwert bis ganz unmöglich. Eine allosterische Hemmung ist nur aufzuheben, indem man den Inhibitor beseitigt.

Irreversible Hemmung Die irreversible Hemmung ähnelt der nichtkompetitiven Hemmung. Bindet ein Inhibitor irreversibel (unumkehrbar) an ein Enzym, so bezeichnet man ihn als Inaktivator. Ein Inaktivator reduziert die Konzentration des aktiven Enzyms. Die Reaktionsgeschwindigkeit wird durch eine Konzentrationsabnahme des Enzyms gesenkt.

Hemmung durch Schwermetalle Hemmung durch Metallionen ist genau so spezifisch wie alles andere an Enzymen auch. Urease beispielsweise lässt sich durch Blei-Ionen kaum hemmen, jedoch reicht bereits eine geringe Menge an Kupfer-Ionen oder Silberionen aus, um einen Nachweis der Reaktivität negativ ausfallen zu lassen. Viele Enzyme werden durch Schwermetalle wie Blei, Cadmium, Arsen, oder Quecksilber gehemmt. Hierbei binden die Metallionen an einer Thiol-Gruppe (-SH) oder Hydroxy-Gruppe (-OH) im aktiven Zentrum. Hemmungen durch Schwermetalle lassen sich oft durch Komplexbildner wie Ethylendiamintetraacetat (EDTA) rückgängig machen.

Versuch In drei Schnappdeckelgläser wird je 5mL Spucke gegeben. In ein Glas fügt man drei Tropfen einer 1%igen Kupfersulfatlösung hinzu (Glas 3) und in ein weiteres gibt man 5 Tropfen 1%iger Salzsäure (Glas 2). Das dritte Glas bleibt als Blindprobe unbehandelt (Glas 1). Daraufhin tropft man allen drei Gefäßen die gleiche Menge 1%iger Stärkelösung hinzu (etwa 6 Tropfen) und gibt als Stärke-Indikator noch 3 tropfen Iodiodkaliumlösung dazu. Bei 40°C und unter Rühren wartet man etwa 10 Minuten ab und vergleicht die Färbung.

Beobachtung und Auswertung: Das unbehandelte Gemisch hat sich entfärbt. Die Amylase in der Spucke konnte die Stärke ganz normal abbauen (Glas 1). Die Lösung, welche mit Salzsäure versetzt wurde entfärbt sich nicht (Glas 2 / manchmal färbt sich die Lösung allerdings braun statt lila). Dies ist darauf zurück zu führen, dass der saure pH-Bereich nicht optimal für die Wirkung der Amylase ist. Auch das Gemisch im dritten Glas hat sich nicht entfärbt, was auf eine Hemmung durch das Kupfer zurückzuführen ist (Schwermetallhemmung).