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Peptidsynthese 06:35 min

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Transkript Peptidsynthese

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um die Peptidsynthese. Ihr solltet einige Vorkenntnisse für dieses Video mitbringen. Ihr solltet über Aminosäuren bereits gut bescheid wissen, wissen, was Peptide sind. Die Begriffe Konstitutionsisomere, Sequenz und Primärstruktur sollten für euch gut bekannt sein. Ich möchte euch in diesem Video die Grundideen der Peptidsynthese vermitteln. Das Video ist in 5 Abschnitte gegliedert. 1. Bedeutung 2. Probleme 3. Syntheseverlauf 4. Chemische Synthese und Biosynthese und 5. Zusammenfassung   1. Bedeutung Jedes Peptid, jedes Protein, verfügt über eine spezifische Struktur. Die Struktur eines Peptids steht in engem Zusammenhang mit seiner Funktion. Es ist bereits gelungen, viele natürlich Peptide im Labor zu synthetisieren. Dazu zählt das Insulin.   2. Probleme Nehmen wir die Reaktion zweier einfacher Aminosäuren. Der Aminosäure Glycin und der Aminosäure Alanin. Treffen die Moleküle in der richtigen Konstellation aufeinander, so werden entsprechend eine OH-Gruppe und ein Wasserstoffatom abgespalten. Im Ergebnis entsteht ein Molekül Wasser. Das gebildete Molekül ist ein Dipeptid. Man kann es entsprechend an der Carbonylgruppe vergrößern, indem es mit der Aminogruppe einer weiteren Aminosäure reagiert, usw. Lässt sich diese Reaktion wirklich so einfach verwirklichen? Die Antwort ist nein. Abgesehen von allen präparativen Ungelegenheiten, gibt es hier 2 grundsätzliche Probleme. 1. benötigt man hier eine milde Entwässerung, denn die Reaktionsgemische dürfen keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden. 2. muss hier die richtige Reaktion ablaufen. Was bedeutet das? Richtige Reaktion bedeutet, dass die richtige OH-Gruppe mit dem richtigen Wasserstoffatom reagiert. Im umgekehrten Fall wäre es die falsche Reaktion. Die Entwässerung 1. bewerkstelligt man, indem man zum Reaktionsgemisch ein stark wasserziehendes Agens hinzufügt. Ein solches Dehydratisierungsmittel ist die Dicyclohexylcarbodiimid, kurz  DCC. Im Ergebnis der Addition eines Wassermoleküls bildet sich Diphenylharnstoff. Wie kann man aber nun erreichen, dass 2. die richtige Reaktion abläuft. Das heißt, dass die beiden anderen Gruppen, die Aminogruppe und die Carbonylgruppe nicht miteinander reagieren. Die Lösung des Problems sind sogenannte Schutzgruppen, mit dem die entsprechenden Gruppen, die nicht reagieren sollen, versiegelt werden. Es gibt davon verschiedene. Ich möchte sie hier stellvertretend für alle schematisch als S1 und S2 bezeichnen. Nach erfolgtem Schutz können nun die übrig gebliebenen Fragmente von Glycin und Analin in Reaktion treten. Nach Wasserabspaltung bildet sich ein Dipeptid. Die Abkürzung dieses Dipeptids im 3-Buchstabencode lautet S1-Gly-Ala-S2. Nun wird die Schutzgruppe S2 abgelöst. Es bildet sich das Dipeptid S1-Gly-Ala-OH. Das gebildete Dipeptid kann mit einem weiteren Aminosäuremolekül reagieren. Dieses ist an der Carboxylgruppe mit einer Schutzgruppe versehen. Es entsteht ein Molekül, das aus 3 Aminosäurefragmenten zusammengesetzt ist. Das Wassermolekül ist aus der OH-Gruppe der Carboxylgruppe und dem Wasserstoffatom aus der Aminogruppe entstanden. Im 3-Buchstabencode heißt die neu entstandene Verbindung S1-Gly-Ala-Phe-S2. Die letzte hinzugetretene Aminosäure ist Phenylanalin. Es handelt sich bei dem neu entstandenen Molekül um ein Tripeptid. Nach Abspaltung der Schutzgruppen S1 und S2, erhält man das neutrale Tripeptid. Im 3-Buchstabencode heißt es H-Gly-Ala-Phe-OH. Somit ist es gelungen, die Synthese eines Tripeptids im Laboratorium zu vollziehen.   4. Chemische Synthese und Biosynthese Die chemische Synthese wird auch als Merrifield-Festphasen-Peptidsynthese bezeichnet. Inzwischen ist diese Methode automatisierbar. Sie ist allerdings nur geeignet für die Synthese kleiner und mittlerer Peptide. So kann z.B. Insulin mit 2 Ketten von entsprechend 21 und 30 Aminosäuren synthetisiert werden. Es ist auch gelungen, Ribonuclease mit 124 Aminosäuren zu synthetisieren. Die Biosynthese funktioniert ähnlich. Wobei immer das Carboxylende des schon gebildeten Peptids mit der Aminogruppe der hinzutretenden Aminosäure reagiert. Das Peptidmolekül stellt seine Carboxylgruppe zur Verfügung. Es reagiert mit der Aminogruppe der Aminosäure. Bei dieser Reaktion wird, wie wir wissen, Wasser abgespalten, und es bildet sich ein Peptid, das um eine Aminosäure reicher ist. Entscheidend bei der Biosynthese ist die Wirkung von Enzymen und Trägermolekülen.   5. Zusammenfassung Bei der Biosynthese können Aminosäuremoleküle miteinander reagieren und Peptide bilden, so wie hier ein Molekül Glycin mit einem Molekül Alanin. Zwei Probleme gibt es bei der Reaktion. Das 1. Problem ist eine milde Wasserabspaltung, als Dehydratisierungsmittel wird DCC,  Dicyclohexylcarbodiimid, verwendet. Als 2. werden die funktionellen Gruppen, die nicht reagieren sollen, mit Schutzgruppen versiegelt. Nach vollendeter Reaktion wird die Schutzgruppe an der Carboxylgruppe abgespalten. Die Carboxylgruppe kann mit einer Aminogruppe einer weiteren Aminosäure reagieren, usw.  Bei der chemischen Synthese können Peptide in der Größenordnung von etwa 100 Aminosäuren synthetisiert werden. Die Biosynthese erfolgt ähnlich. Hier sind Enzyme und Trägermoleküle für den erfolgreichen Verlauf verantwortlich.   Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute. Auf Wiedersehen.  

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2 Kommentare
  1. 001

    Das hängt vom pH - Wert ab:
    sauer: jede Aminogruppe -NH2 trägt die Ladung +1: -NH3+
    basisch: jede Carboxygruppe -COOH trägt die Ladung -1: -COO-
    Bei Arg (Superbase) +1 auch im Basischen.
    Dann addieren.
    Das Problem entzieht sich der "Erklärung". Man muss Beispiele betrachten und üben.
    A. O.

    Von André Otto, vor etwa 2 Jahren
  2. Default

    Wie kann man die Nettoladung eines Tripeptids herausbekommen? Oder sind Tripeptide generell immer mit einer Nullladung versehen? :)

    Von Juliti Butterfly, vor etwa 2 Jahren