Alsaktives Zentrum (engl.active site) bezeichnet man in derChemie diejenigen Stellen einesKatalysators, an denen die katalysierteReaktion stattfindet. Vergleichbar wird der Begriff in derBiologie aufEnzyme als Biokatalysatoren verwendet.

Die Definition lässt sich auf zwei Klassen der Katalyse anwenden:

Heterogene Katalyse

Hier beschreibt das aktive Zentrum eine bestimmte Anordnung vonAtomen auf der Oberfläche einesFestkörpers.

Biokatalyse

Hier beschreibt das aktive Zentrum den Bereich einesEnzyms, der für die katalytische Wirkung zuständig ist. In diesem Bereich bindet das Substrat an das Enzym und kann dort umgesetzt werden.

Das aktive Zentrum aller bisher gut untersuchten Enzyme ist eine taschen- oder spaltenförmige Einbuchtung des Proteinmoleküls.^[1] Die dadurch vergrößerte Kontaktfläche ermöglicht eine stärkere und spezifischere Bindung desSubstrats, zum Teil auch eineEnantioselektivität. Umgekehrt sinkt dieSubstratspezifität bei geringerer Kontaktfläche. Die Bindung erfolgt aufgrund vonionischen Bindungen,Wasserstoffbrückenbindungen,Van-der-Waals-Wechselwirkungen,hydrophoben Effekten und vorübergehendenkovalenten Bindungen (imÜbergangszustand). Durch die Substratbindung entsteht ein Enzym-Substrat-Komplex entweder nach demSchlüssel-Schloss-Prinzip oder nach dem Modell desInduced fit.

Das aktive Zentrum besteht aus dem zuvor genannten Substratbindungsbereich, dem katalytischen Zentrum, z. B. mit einerkatalytischen Triade, und gelegentlich auch mit einemCoenzym. Das katalytische Zentrum kann jeweils nur eine Reaktion (zum Teil auch Hin- und Rückreaktion) katalysieren, daher wird es alswirkungsspezifisch bezeichnet. Die Reaktion ist dabei abhängig von den vorhandenen Cofaktoren und Aminosäuren, welche an dem Umsatz des Substrats teilnehmen.

An das aktive Zentrum können ebenfallskompetitive Inhibitoren binden, welche aufgrund ihrer ähnlichen Form wie das Substrat in den Substratbindungsbereich hineinpassen.

Ein gelegentlich vorkommendesallosterisches Zentrum und auchBindungsstellen für andere nichtkompetitive oder unkompetitiveEnzyminhibitoren gehören nicht zum aktiven Zentrum. Ein Beispiel für ein aktives Zentrum ist dasOxyanion-Loch in manchen Enzymen.

Diemolekulare Modellierung versucht, über Computer-gestützte Verfahren bei der Darstellung des aktiven Zentrums neue Wirkstoffe für die Entwicklung von Medikamenten zu finden. Durch einProteindesign kann ein aktives Zentrum gezielt verändert werden. Dadurch kann höhere Spezifität erreicht werden oder auch der Umsatz von anderen Substraten, die zuvor nicht in das aktive Zentrum hineingepasst haben.

1. ↑aktives Zentrum imLexikon der Biologie, abgerufen am 14. Mai 2013.

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