Hans Bisswanger. Enzyme. Struktur, Kinetik und Anwendungen. Wl LEY-VCH. Verlag GmbH & Co. KGaA

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1 Hans Bisswanger Enzyme Struktur, Kinetik und Anwendungen Wl LEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

2 Inhaltsverzeichnis Vorwort XI Zusatzmaterial: Power-Point Animationen XIII Abkürzungen XV 1 Einleitung Historische Entwicklung und Bedeutung der Enzyme, ein Überblick Wie sind Enzyme entstanden? Ribozyme Weiterführende Literatur über Enzyme Literatur 8 2 Struktur der Enzyme Primärstruktur Sekundärstruktur Tertiär struktur Quartärstruktur Verlauf der Proteinfaltung Katalytisches Zentrum und Coenzyme Biotin Liponsäure Thiamindiphosphat Coenzym A Pyridoxalphosphat Tetrahydrofolat Cobalamin Nicotinamid-Coenzyme Flavin-Coenzyme Coenzym Q Porphyrin-G ne Metallionen i faktoren Literatur 45

3 VI Inhaltsverzeichnis 3 Enzymklassen, Enzymnomenklatur Klasse 1: Oxidoreduktasen Klasse 2: Transferasen Klasse 3: Hydrolasen Klasse 4: Lyasen Klasse 5: Isomerasen Klasse 6: Ligasen Literatur 79 4 Allgemeine Eigenschaften von Enzymen, Enzymtests Woran erkennt man ein Enzym? Wie werden Enzyme getestet und was ist dabei zu berücksichtigen? ph-abhängigkeit der Enzymaktivität Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Ionenstärke Allgemeine Regeln für Enzymtests Aufbewahrung von Enzymen Sicherheitsvorkehrungen beim Arbeiten mit Enzymen Vorgehensweise beim Enzymtest Auswertung von Enzymtests, Enzymeinheiten Wie bestimmt man die Umsatzgeschwindigkeit von Enzymen? Vom Einzelnachweis zum Massentest Aspekte für Einfach-und Mehrfachtests Tests auf Mikrotiterplatten Microarray-Verfahren Statistische Behandlung von Daten aus Enzymuntersuchungen Literatur Methoden für Enzymuntersuchungen Optische Methoden Absorptionsfotometrie Fluoreszenzspektroskopie Polarisationsspektrokopie, optische Rotationsdispersion, Circulardichroismus Elektrochemische Methoden ph-bestimmung, Glaselektrode ph-stat Methoden zur Messung schneller Reaktionen Flussmethoden Relaxationsmethoden Literatur 132

4 wie Inhaltsverzeichnis VII 6 Enzymisolierung Wie gewinnt man Enzyme? Wie reinigt man Enzyme? Fällungsmethoden Ultrafiltration und Dialyse Zentrifugation Säulenchromatografische Methoden Ionenaustauschchromatografie Gelfiltration Adsorptionschromatografie Hydrophobe Chromatografie i Amnitätschromatografie Elektrophoretische Methoden Literatur i52 7 Ligandenbindung i Wie findet das Substrat sein Enzym? Worauf beruht die Stärke einer Bindung und wie kann man sie quantifizieren? Formulierung der Bindungsgleichung Wie misst man die Ligandenbindung? Gleichgewichtsdialyse Ultrafiltration und Ultrazentrifugation 170 7A3 Oberflächen-Plasmon-Resonanz Literatur Kinetische Behandlung von Enzymreaktionen Reaktionsordnung Reaktionen erster Ordnung Reaktionen zweiter Ordnung Reaktionen nullter Ordnung Michaelis-Menten-Gleichung Theorie der Michaelis-Menten-Gleichung i Anwendung der Michaelis-Menten-Gleichung Auswertung enzymkinetischer Ein Schritt zurück - Daten 186 bestimmt man die Reaktionsgeschwindigkeit? Rückreaktion Literatur Enzymhemmung Kategorien der Enzymhemmung Reversible Enzymhemmung Kompetitive Hemmung Nicht-kompetitive Hemmung 207

5 VIII Inhaltsverzeichnis Unkompetitive Hemmung, Substrathemmung Andere Hemmarten Literatur Mehrsubstratreaktionen Darstellungsweise von Mehrsubstratreaktionen Die verschiedenen Mechanismen der Mehrsubstratreaktionen Analyse von Mehrsubstratreaktionen Literatur Allosterische Enzyme Grundlagen der Kooperativität Symmetrie-Modell und allgemeine Betrachtungen zu allosterischen Enzymen Sequenz-Modell und negative Kooperativität 243 IIA Kinetische Kooperativität, das Slow-Transition-Modell Literatur Passgerechte Enzyme: Immobilisierung, Enzymreaktoren und künstliche Enzyme Immobilisierung von Enzymen Allgemeine Aspekte der Immobilisierung Nicht-kovalente Fixierung Kovalente Fixierung Quervernetzung Mikroverkapselung Entrapment Enzymreaktoren Rührkesselreaktoren Festbettreaktoren Künstliche Enzyme Katalytische Antikörper Synzyme 26i 12.4 Literatur Enzyme im praktischen Gebrauch Enzyme in der Industrie Allgemeine Aspekte Proteinspaltende Enzyme Enzyme des Kohlenhydratstoffwechsels Oxidierende Enzyme Lipasen Aminosäuresynthesen Weitere Enzyme in industrieller Anwendung 273

6 Inhaltsverzeichnis IX 13.2 Enzyme in Medizin und Therapie Literatur Ausblick Literatur 282 Sachverzeichnis 283

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