Enzyme

Das Enzym Lactatdehydrogenase katalysiert die folgende Reaktionsgleichung:

Bei pH 7,0 ([H+]=10-7 *mol/l) beträgt die Gleichgewichtskonstante dieser Reaktion 3,62*104l/mol. Das bedeutet, dass Pyruvat quantitativ zu Lactat umgesetzt wird; Lactat wird unter den gleichen Bedingungen jedoch nicht quantitativ zu Pyruvat oxidiert. Das gelingt nur, wenn Pyruvat und (oder) H+ im linken Teil der Reaktionsgleichung ständig aus dem Gleichgewicht entfernt werden.

Enzymaktivität:

Die Geschwindigkeit des durch ein Enzym unter definierten Bedingungen (Substratüberschuss, pH 7, 25°C) katalysierten Substratumsatzes wird als dessen Aktivität bezeichnet. Als SI-Einheit ist das Katal (1kat = 1 mol ž s-1) festgelegt. Daneben ist die Internationale Einheit (I.E. bzw. IU) noch gebräuchlich (1 I.E. = 1µmol ž min-1). Eine wechselseitige Umrechnung der Angaben kann nach 1 I.E. = 16,67 nkat erfolgen. Als spezifische Aktivität wird die auf die Gesamtproteinmenge bezogene Aktivität bezeichnet.

Enzymstruktur:

Die LDH ist ein Tetramer (Mr annähernd 140 kDa) und strukturell kein homogenes Enzym. Bei Säugern gibt es zwei unterscheidbare Typen von LDH-Untereinheiten: den Skelettmuskel- (auch Leber-) bzw. M-Typ und den Herzmuskel- bzw. H-Typ. Beide Untereinheiten haben ein ähnliches Molekulargewicht, jedoch eine unterschiedliche Primärstruktur; der H-Typ enthält einen höheren Anteil saurer Aminosäuren. Deshalb ergeben sich aus der Kombination beider zu Tetrameren fünf Möglichkeiten für eine Enzymzusammensetzung:

LDH1 (H4), LDH2 (H3M), LDH3 (H2M2), LDH4 (HM3), und LDH5 (M4).

LDH1 und LDH2 sind die dominierenden Komponenten der Herz-LDH, während LDH4 und LDH5 im Skelettmuskel bzw. in der Leber dominieren; LDH3 ist die LDH des lymphatischen Gewebes. LDH1 bis LDH5 sind LDH-Isoenzyme.

Bei gleicher oder ähnlicher katalytischer Aktivität unterscheiden sie sich in der Primärstruktur und in den physikalisch-chemischen Eigenschaften wie I.P. (iso-elektrischer Punkt), pH-Optimum, Substratspezifität, Thermostabilität und Hemm-barkeit sowie grundlegenden kinetischen Eigenschaften und den Km-Werten.

Km-Werte beim Schwein (bei pH 7,5)

Lactat

Pyruvat

NADH

NAD+

Skelettmuskel-LDH

8,3 mol/l

0,12 mol/l

0,012 mol/l

0,10 mol/l

Herzmuskel-LDH

3,3 mol/l

0,15 mol/l

0,011 mol/l

0,07mol/l

Die LDH des Herzmuskels wird von 1,6 mol/l Pyruvat gehemmt, für die LDH des Skelettmuskels ist diese Konzentration nahezu optimal; LDH4 und LDH5 sind kälteempfindlich, LDH1 und LDH2 nicht; das pH-Optimum für LDH aus Schweineherz beträgt 7,0, für LDH aus Kaninchenskelettmuskel 6,0.

Versuchsaufbauten:

Skript zum Versuch Enzyme (pdf)

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