Aktive Bewegung und Enzymkinetik

Zusammenfassung

Im Kap. 3 über die Diffusion haben wir diskutiert, wie schnell chemische Reaktionen für ein Zweizustandsmodell (Abschn. 3.4.5) oder für zwei Moleküle, die sich im Raum treffen müssen (Abschn. 3.4.6), ablaufen können und wie lange es dauert, bis sich ein chemisches Gleichgewicht zwischen Edukten und Produkten einstellt. Viele biologische Prozesse, wie beispielsweise die Synthese von Aminosäureketten, würden für sich allein aber viel zu lange brauchen und werden durch Enzyme katalysiert. Außerdem nutzt die Natur chemische Energie beispielsweise aus der Hydrolyse des ATPs für Konformationsänderungen bestimmter Enzyme, die sich dadurch gerichtet fortbewegen können. Diese molekularen Motoren erlauben der Zelle, Stoffe über lange Strecken zu transportieren, bei denen ein Transport allein durch Diffusion zu lange dauern würde. Ein weiterer Prozess, der es der Zelle erlaubt, sich fortzubewegen und ihre Membrangrenze dynamisch zu regulieren, ist die Polymerisation verschiedener Zytoskelettbestandteile, insbesondere des Aktins. Auch dieser Prozess basiert auf der Umwandlung chemischer Energie in eine mechanische Bewegung, die der eines Fließbandes beziehungsweise einer Raupenkette ähnelt. Alle diese Prozesse haben wir in diesem Kapitel unter dem Namen „aktive“ Prozesse zusammengefasst und sie lassen sich gut aus dem Blickwinkel der Enzymkinetik erklären, weswegen wir an den Anfang des Kapitels, nach einigen Beispielen, die Beschreibung durch Michaelis und Menten setzen und danach noch genauer auf die Dynamik der molekularen Motoren und die Dynamik der Faserproteine einer Zelle eingehen.