Temperatur: schneller — bis die Form zerfällt
Wärme beschleunigt jede Reaktion. Bei Enzymen hat das eine Grenze.
- Teilchenbewegung:Je wärmer, desto schneller bewegen sich Enzym und Substrat und desto häufiger treffen sie aufeinander.
- RGT-Regel:Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel: +10 °C → etwa doppelte bis dreifache Geschwindigkeit (Q₁₀ ≈ 2–3).
- Temperaturoptimum:Temperatur höchster Aktivität, bei menschlichen Enzymen etwa 37–40 °C.
- Denaturierung:oberhalb des Optimums lösen sich die Bindungen der Tertiärstruktur; die Aktivität fällt steil und meist dauerhaft ab.
- Kälte:verlangsamt nur — nach dem Erwärmen arbeitet das Enzym wieder normal.
Wie schnell ist eine Reaktion bei 40 °C, wenn sie bei 20 °C mit v₁ abläuft (Q₁₀ = 2)?
Herleitung:Eine Temperaturstufe: doppelte Geschwindigkeit.
Jede weitere Stufe verdoppelt noch einmal.
Die Zahl der Verdopplungen ist die Temperaturdifferenz geteilt durch 10 °C.
Mit dem Temperaturkoeffizienten Q₁₀ (meist 2–3); gilt nur unterhalb des Optimums.
RGT-Regel: \(v_2 = v_1 \cdot Q_{10}^{\frac{T_2 - T_1}{10\,°\text{C}}}\) mit \(Q_{10} \approx 2\ \text{bis}\ 3\) — nur unterhalb des Temperaturoptimums.
pH-Wert: Ladungen bestimmen die Form
Jedes Enzym arbeitet am besten bei dem pH-Wert seines Wirkorts.
- pH-Optimum:Pepsin im Magen bei pH 2, Speichelamylase bei pH 7, Trypsin im Dünndarm bei pH 8.
- Ursache:H⁺- und OH⁻-Ionen verändern die Ladung von Resten im aktiven Zentrum und stören Ionenbindungen der Tertiärstruktur.
- Extreme pH-Werte:denaturieren das Enzym — oft dauerhaft.
- Experiment:eine Variable ändern (unabhängig), die Aktivität messen (abhängig), alle anderen Größen konstant halten; Kontrollansatz ohne Enzym.
Blende Kurven ein und aus und lege sie übereinander. Ziehe die senkrechte Ablese-Linie — oder wähle ihren Griff mit Tab und nutze ←/→. Wechsle oben zwischen Temperatur und pH-Wert.
Halte fest: Alle Kurven haben dieselbe Form — Anstieg, Optimum, Abfall —, aber jedes Enzym hat sein Optimum dort, wo es arbeitet: der Mensch bei 37 °C, Bakterien aus heißen Quellen bei über 70 °C, Pepsin im sauren Magen.
Allgemeine Hinweise
Kälte zerstört nicht
Bei niedriger Temperatur ist ein Enzym nur langsam. Denaturiert wird es erst oberhalb des Optimums — und dann meist unumkehrbar.
Steiler Abfall rechts
Die Temperaturkurve ist unsymmetrisch: langsamer Anstieg (RGT), steiler Abfall (Denaturierung).
Optimum = Wirkort
Frag bei jedem Enzym: Wo arbeitet es? Magen sauer, Dünndarm leicht basisch, Zellplasma neutral.
