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Transkript Chelatkomplexe für Mediziner

Guten Tag und herzlich willkommen! In diesem Video geht es wieder um Aminosäuren und deren Chelatkomplexe. Als Vorkenntnisse für dieses Video solltet ihr mitbringen, Kenntnisse über Salze, Ionen und deren Dissoziationen. Es wäre schön, wenn ihr über Komplexbildung, den Chelateffekt und die Chelate schon etwas gehört habt. In diesem Video sollt ihr etwas über die Bedeutung der Chelatbildung für die Lebensprozesse erfahren. Der Film ist in 4 Punkte gegliedert: 1. Kupfer(II)-Ionen 2. Chelatbildung 3. Bedeutung der Chelatbildung 4. Zusammenfassung. 

  1. Kupfer(II)-Ionen Das relativ edle Metall Kupfer kann je Atom 2 Elektronen abgeben und dabei 1 Kupfer(II)-Ion bilden. Den Prozess bezeichnet man als Oxidation. Kupfer(II)-Ion bilden, wie alle Metallionen, Salze. Ein wichtiges Kupfersalz ist CuSO4, Kupfersulfat. Kupfersulfat ist in wasserfreiem Zustand weiß. Enthält es hingegen Kristallwasser, entsprechend CuSO4, mit 5 Molekülen H2O, so besitzt es eine schöne, blaue Farbe. Im Wasser ist Kupfersulfat gut löslich und bildet dabei, gemäß CuSO4 zu Cu2+ + SO42-, Kationen und Anionen. Den Vorgang bezeichnet man als Dissoziation. Kupfer(II)-Ionen im Wasser sind blau.

  2. Chelatbildung Reagieren 2 Teilchen einer alpha-Aminosäure in Form des Anions mit einem Kupfer(II)-Ion so bildet sich ein interessanter Komplex heraus. Zusammen mit dem zweifach positiv geladenen Kupferion entstehen 2 Fünfringe, es bildet sich ein Chelat. Es entsteht ein Chelatkomplex. Chelat kommt vom Wort Schere und bedeutet, dass das Kupferion, ähnlich, wie durch die Scheren eines Krebses, eingeschlossen wird. Bei diesem Prozess funktioniert das Aminosäureteilchen als Lewis-Base. Es stellt nicht windende Elektronenpaare für die Komplexbildung zur Verfügung. Das Kupfer(II)-Ion wirkt als Lewis-Säure. Es nimmt diese Elektronenpaare auf. Die Kupfer(II)-Ionen entstammen einem löslichen Salz, dem Kupfersulfat. Bei dem Chelatkomplex handelt es sich um eine unlösliche Verbindung. Als Lösungsmittel fungiert hier selbstverständlich Wasser. Und wenn Kupfersulfat in wässriger Lösung eine kräftige, blaue Farbe hat, so ist der Chelatkomplex von etwas hellblauerer Färbung. Für die, die schon etwas intensiver Komplexchemie betrieben haben, möchte ich anmerken, dass die Koordinationszahl des Kupfers 4 beträgt, daher lässt sich auch die Bildung des Komplexes von dieser Seite erklären. Die Unlöslichkeit des Chelatkomplexes erklärt sich dadurch, dass der hydrophile Teil der Aminosäure mit den Kupfer(II)-Ionen bei der Komplexbildung beteiligt war. Der hydrophobe Teil der Aminosäure hingegen zeigt nun aus dem Inneren des Moleküls in Richtung Wasser. Daraus ergibt Unlöslichkeit.

  3. Bedeutung der Chelatbildung Große Bedeutung bei der Bekämpfung einer bestimmten Stoffwechselkrankheit spielt das Medikament D-Penicillamin. Es handelt sich dabei um die Anreicherung von Kupfer(II)-Ionen über Maßen im Organismus, die bei Nichtbehandlung zum Tod führen kann. Die Krankheit heißt Morbus Wilson. D-Penicillamin bildet mit den Kupfer(II)-Ionen einen unlöslichen Chelatkomplex, der aus dem Körper ausgeführt werden kann. Außerdem wird D-Penicillamin eingesetzt bei Vergiftungen durch zweiwertige Ionen des Bleis Cadniums und Quecksilbers. Hämoglobin, der rote Blutfarbstoff, ist ein wichtiges Chelat. Im Zentrum jedes Moleküls befindet sich ein zweiwertiges Ion des Eisens. Zweiwertige Manganionen spielen eine große Rolle bei den Lebensprozessen im Organismus. Sie sind beteiligt bei der Bildung Hyaluronsäure und prinzipiell bei der Bildung von Glykosaminoglucanen. Sie sind mit verantwortlich für die Bildung von Kollagen und die Blutgerinnung. Zweiwertige Zinkionen sind an der Bildung von DNA und RNA beteiligt und haben ihren Anteil am Kohlenhydratstoffwechsel sowie dem Proteinstoffwechsel. 

  4. Zusammenfassung 1 Molekül Kupfersulfat dissoziiert in wässriger Lösung in 1 zweifach positiv geladenes Kupferion und in 1 zweifach negativ geladenes Sulfation. Die Kupferionen geben der Lösung eine kräftige blaue Farbe. Mit einer Aminosäure gehen sie eine interessante Reaktion ein. Es bildet sich ein hellblau gefärbter Chelatkomplex von geringer Löslichkeit in Wasser. Die Bildung eines derartigen Komplexes wird unter anderem bei der Verabreichung des Medikaments D-Penicillamin ausgenutzt. Es nehmen Patienten mit der Krankheit Morbus Wilson, die eine Anreicherung von Kupferionen im Körper bewirkt. Außerdem wirkt D-Penicillamin bei der Vergiftung mit zweiwertigen Ionen des Bleis Kadmium oder Quecksilber. Zweiwertige Eisenionen sind Bestandteile des Hämoglobins. Zweiwertige Manganionen sind an der Bildung des Kollagens, der Glykosaminoglucane und an der Blutgerinnung beteiligt. Zweiwertige Ionen des Zinks sind für die Bildung der DNA, der RNA für den Kohlenhydratstoffwechsel und den Proteinstoffwechsel mitverantwortlich.

Ich danke für die Aufmerksamkeit, alles Gute, auf Wiedersehen!

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