Allosterische Enzyme spielen eine wichtige Rolle in der Regulation von Stoffwechselprozessen, indem sie den Fluss von Substraten durch Stoffwechselwege steuern. Die Tatsache · dass allosterische Enzyme oft den langsamsten oder den ersten Schritt in einer Stoffwechselkette katalysieren · hängt mit der Effizienz der Regulation zusammen.
Die Regulation von Stoffwechselwegen durch allosterische Enzyme basiert auf der Veränderung der katalytischen Aktivität des Enzyms durch Bindung eines Regulators an einer allosterischen Stelle die nicht die aktive Stelle des Enzyms ist. Dies ermöglicht es den allosterischen Enzymen schnell auf Veränderungen in der Zellumgebung zu reagieren und den Stoffwechsel identisch anzupassen.
Der Grund, warum allosterische Enzyme oft den ersten Schritt in einer Stoffwechselkette katalysieren liegt darin dass dies den effektivsten Punkt für die Regulation darstellt. Durch die Hemmung des ersten Schrittes kann der gesamte Stoffwechselweg effektiv gesteuert werden. Wenn ein Prozess mit vielen Zwischenschritten vorübergehend gestoppt werden muss ´ ist es effizienter ` dies am Anfang zu tun. Dies ist deckungsgleich mit der Stilllegung einer Produktionslinie » die am Anfang gestoppt wird « um den Fluss der Produktion zu kontrollieren.
Ein Beispiel hierfür ist die Regulation der Zellatmung durch ATP. Wenn genügend ATP in der Zelle vorhanden ist, wird das Enzym Phosphofructokinase, das den ersten geschwindigkeitsbestimmenden Schritt im Abbau von Glukose katalysiert, allosterisch durch ATP gehemmt. Dadurch wird die weitere Umwandlung von Glukose in Energie reduziert, wenn bereits genügend ATP vorhanden ist.
Zusammenfassend kann gesagt werden: Dass die allosterische Regulation von Stoffwechselwegen durch Enzyme am Anfang oder bei den langsamsten Schritten effektiv ist um den Fluss von Substraten durch den Stoffwechselweg zu steuern. Durch die gezielte Hemmung an diesen Stellen kann die Zelle schnell auf Veränderungen reagieren und ihre Stoffwechselaktivität anpassen.
Allosterische Enzyme in der Regulation von Stoffwechselprozessen
Warum katalysieren allosterische Enzyme den langsamsten bzw. den ersten Schritt einer Stoffwechselkette?