Chemie VL

1. Basen

2. Monosaccharid

3. Phosphat

=> Nukleosid, Nukleotid

1. Symptomfrei:

   präklinische Immunphase -> Auto-AK bilden

2. beginnende Symptome (Gelenkschwellung/-schmerz, Fkt.einschränkungen:

   klinische Phase/Entzündung -> Proliferation B-/T-Lymphozyten (angeregt durch Autoantigene im Lymphknoten)

3. voll entwickelte Symptome:

   Knochendestruktion -> Arthritis

naiv = nicht aktiviert

Effektorzellen -> Beitrag an Entstehung Entzündung im Gelenkspalt

Synthesephase: Vorbereitung für Teilung zu Tochterezellen mit diploidem Chromosomensatz und eigenen Zellorganellen

• Doppellhelix (5’->3’ + 3’-5’ gegenüber gekoppelt durch H+)

• große Furche: Zugang regulatorische Prozesse

• kleine Furche: kein Zugang nach Innen

• Untereinheiten aus heterozyklischen Purinbasen Adenin, Guanin und Pyrimidinbasen Thymin/Uracil, Cytosin

• + kovalente Bindung an Monosaccharid 2’-Desoxyribose (2’ = C2-Atom ohne O)

  + Phosphat N-glykosidisch verbunden

Proteine:

• Enzym der Replikation (zB Histone, Helicase, Polymerase)

• Cytokine, Chemokine (zB IL2)

• NADPH-Oxidase -> neutrophile Granulozyten

  -> FKt Entzündung unterstützen

• Fc gamma- Rezeptor -> Makrophagen verstärkt markiertes Antigen fressen

• Histidin-Decarboxylase -> Mastzellen -> verstärkte Gewebedurchblutung (braucht Histamin als Mediator, wird aus dem Enzym erzeugt)

• Carbonanhydrase -> Osteoklasten (katalysiert CO2+H2O -> HCo3- (Bicarbonat) + H+ (MWG)

  -> auch Umkehrreaktion

-> eigentlich überall gebraucht, aber hier die wichtigsten

zb auch Proteine: Helicase, DNA-Polymerase -> DNA-Replikation

Primär = Abfolge AS

Sekundär = zB alpha-Helix

Tertiär = Proteinrückgrat + Anordnung Seitenketten

Quatiär = fkt. Protein, alle UE dabei

Struktur AS

COO- = Carboxygr (Deprotoniert)

NH3+ = Aminogr (Protoniert)

R = Rest, jede AS anders =variabel(=>Ausnahme Gylcin)

C-alpha = 4 verschiedene Bindungen (Substituenten)(bis auf Glycin: R=H) -> asymmetrisch: chirales Zentrum (= 2 optische Enantiomere)

• Glycin kein Enantiomer -> daher kein L oder D

• Aufgrund fehlender Seitenladungen -> hydrophobe WW (Seitenkette mit Lipid, H2O nein)

• Interagieren mit Lipiden -> lipophile Bereiche ausgebildet

-> Mitte graues C: asymmetrisches C-Atom = chirales Zentrum

• CH3 (Methylgr)=R, Coo-, NH3+, H

=> 4 Liganden: Raumstruktur -> tetraedisch

Enantiomere (Bsp. Alanin s.o.):

• wie Bild und Spiegelbild, aber nicht durch Rotation zur Deckung bringbar

  -> Raumstruktur anders

• verschiedene aber ähnliche chem. Eigenschaften

• alle Proteine aus protenogenem L-AS (PBS)

• in Proteinen bestimmte Bereiche die bestimmte Wirkstoffe und Moleküle nur in einer bestimmten enantiomeren Form binden können

  -> bei Medikamenten interessant

• Alle AS im Körper als L-AS gebildet

• Gylcin: kein Enantiomer -> keine L/D-Form

• bakterielle Zellwand

• einige Antibiotika mit D-AS

• Carboxal (Coo-) und Aminogr (NH3+) können verschieden De-/protonierte Zustände einnehmen

  -> Ampholyt (Säure oder Base je nach LAdungszustand)

• zuerst gibt Carboxylgr H ab, dann Aminogr

-> von links nach rechts nimmt Konzentration H-Ionen ab (sauer wenig, basisch viel ->Merke: sauerer pH ist sauer das er so wenig H-Ionen hat)

• sucht isoelektrischen Punkt(IP), wo Nettoladung außen = 0 (Strukturformel 1x- + 1x+), keine Bewegung im el. Feld

  -> jede AS anderen pH (-lg H3O+ in wässriger Lösung ~H+) für isoelektrischen Punkt

• protoniert: aufgesättigt mit H+ (Amino + Carboxygr mit H+ voll) -> wirkt wie Säure

• deprotoniert: fehlen H+ (Aminogr + Carboxylgr freie Bindung für H+) -> wirken wie Base

• allgemein saure AS -> isoelektrischer Punkt im sauren

• allgemein basische AS-> isoelektrischer Punkt im basischen

• maximale pos/neg Nettoladung abhängig von R (mehr COO Gruppen, mehr NH3?-> mehr COO- = Nettoladung pos möglich als bei mehr NH2+)

-> dadurch Bereich bestimmbar wo zw. pH 1 und pH 6 zur Ablösung H+ kommt

= pK 2,7/2,8 ca= Dissoziationskonstante -> AS liegt zu gleichen Anteile protoniert und deprotoniert vor

Jede As andere Dissoziationskonstanten:

-> Ausgeglichene Stickstoffbilanz aus Aminogr. berechnet: Proteinmenge bestimmt Fkt Körper

-> Mindestmenge Protein bei ca 70kg -> 32g p.Tag

-> zu wenig = Funktionseinschränkungen Körper

• 20 proteinogene AS (“21” s. Besonderheit)

1. mit unverzweigter & verzweigter aliphatischer

Seitenkette -> Valin

2. mit Hydroxyl-Gruppe in der Seitenkette ->Serin

-> können Phosphoryliert werden

3. mit S-Atom in der Seitenkette -> Cystein

4. mit Carboxyl-Gruppe oder deren Amid in der

Seitenkette -> Glutamat

5. mit Amino-Gruppe in der Seitenkette -> Lysin

6. mit aromatischer Seitenkette -> Fenylalanin

(runde C-Verbindung /theoretisch cyklisch)

7. mit zyklischem Aufbau-> Prolin

=> alle können auch in mehreren Gruppen sein

Besonderheit:

• Selenocystein -> co-translational aus Serin, weil keine Basen-Tripplet dafür codiert

• braucht Selen (Spurenelement)

• nicht selber aus Vorstufen selber synthetisierbar

• für Mensch folgende (Jedes Lebewesen anders)

Lysin (Lys)

Tryptophan (Trp)

Leucin (Leu)

Valin (Val)

Histidin (His)

Isoleucin (lle)

Threonin (Thr)

Phenylalanin (Phe)

Methionin (Met)

Merksatz

"Der 'Lys'terne 'Try'stan 'Leu'ft in den 'Val'd und zeigt der 'His'terischen

Isolde auf der 'Thr'eppe eine 'Phe'nomenale Methode.“

• chem Verbindung 2er AS

• mehrere -> Peptid

• Kondensationsreaktion (-H2O) von Caboxyl und Aminogr. -> nukleophiler Angriff N der NH2 auf C von COOH

-> Reaktionsprodukt = Dipeptid mit sequentieller Anordnung (N=Stickstoff aus NH2+/C=Kohlenstoff aus Carboxyl)

=> chem: Säureamidbindung

=> Biochem: Peptidbindung

Thermodynamik:

-> PBS (Translation) benötigt Aktivierung der AS zu Aminoacyladenylat (Unter ATP-Verbrauch)

-> endergone Reaktion (pos Delta G’0)-> braucht Energie

=> Labor: Energie aus erhitzen

formale chem Reaktion (Labor)

-> nicht Sequenzspez. = Zufall wo welche bindet

PBS

• am Ribosomen Sequenzspez. nach abgelesener Infos aus DNA (-> mRNA)

  => richtige AS-Abfolge einhalten, kein Zufall

el- wandert zw. verschiedenen Bindungspartnern

-> partielle Doppelbindungen entstehen

-> Sinnige Verteilung el- damit alle ungefähr neutral

=> Peptidbindung = planar -> nicht frei drehbar

• Bindungslängen nehmen je nach Anzahl ab!

  -> gewollt partielle Bindung zw C=N

• Mesomere Grenzstruktur = Weg aus beiden Extremzuständen 1+2 zusammengenommen -> nach außen immer neutral geladen

• partial Ladungen delta an O + H

==> Mesomerie-Stabilisierung: Grund für Planarstruktur Peptid des Peptidrückgrades (rigide =fest)

• nicht frei drehbar -> planar

-> Methylgruppen in cis sehr nah -> lieber trans

• freie Drehbarkeit durch Seitenreste (R) AS eingeschränkt

  -> rigides Peptidrückgrat

• Interaktion: B-Zelle + Th-Zelle

  -> beide Rezeptor für Protein HLA (Antigenes Peptid=Protein im Gelenk bei RA das als Antigen wirkt-> Gelenkentzündung verursachen)

• HLA-Grube B-Rezeptor: MHC

  -> in Grube HLA-Ligand

  -> erkennen (nicht kovalente Schwache Bindung) durch Th-Zelle

• nicht kovalente schwache WW(=erkennen) (komplexe WW)

• kurzlebige Verbindung

• Ligand-Protein-Interaktion

=> Startpunkt für Aktivierung T-/B-Lymphozyten

-> komplexe Raumstruktur einzelner Moleküle

Prokaryont:

Lipid: Plasmamembran

Organellen Lipophile Anteile, in wässriger Lösung

wässrig: Cytosol

Eukaryont:

L = Lipidmembran um Zelle/Organell von wässriger Umgebung abzugrenzen

-> Medikamente müssen diese überwinden können um zu Zielort zugelangen

Kovalente Bindung:

• Bsp Peptidbindung (partielle Doppelbindung mit Partialladungen delta, Mesomere-Grenzstruktur, feste Bindungslänge, Energie fest und abh. von Einfach- oder Mehrfachbindung)

Schwache WW:

Bsp. Amid (protoniert) + Carboxyl (deprotoniert)

r= Abstand -> 1/r heißt kleinere WW bei Höheren Abstand

Dispersionskraft -> Basen DNA -> kleiner Abstand reicht zum trennen

=> Bindungsart hat mit Fkt zu tun

Dipoleigenschaft

hohe el- Dichte wo keine Bindung mit H eigegangen

O -> hohe el-Negativität, nimmt gerne el auf

Variante I

• im flüssigen H2O: WW zwischen Moleküle

  -> Wasserstoffbrückenbindungen

Variante II

-> Peptidketten!

• universelles Lösungsmittel Köper:

  Cytoplasma, Nukleoplasma, Mitochondrien,…

• Ionen: bilden Hydrathülle in Wasser

  -> Wasser organisiert sich um einzelne Ionen drum herum

  => Auflösen Ionengitter

• (organische) Substanzen im Körper mit polaren Gruppen lösen sich auch in H2O

• Bsp Glukose (viele Hydroxylgr.)

• lipophile Substanzen nicht/schelcht H2O löslich

  -> lipophile (=apolare) Substanz keine H-Brücken mit H2O ausbilden

• + Ausbildung der H-Brücken von Wassermolekülen untereinander vermindern

  => hydrophobe Effekt ->Aggregation apolarer Moleküle (=lipidmoleküle)

• polare = H2O löslich

=> hydrophober Effekt wichtig für Proteine -> Struktur und Fkt

amphipatische Moleküle

• sehr lipophile Anteile enthalten

• hydrophobe Kohlenwasserstoffreste

  -> Analoga von FS o FS

• hydrophile Kopfgruppen -> neg. Ladungen oder pos.

Bilayer = Plasmamenbran

• lipophil innen, hydrophil (P + Glycerolkern) außen

• Phophatidylcholin (ein Glycerophospholipid)

• außen Reaktion mit H2O oder anderen polaren Molekülen, lipophob

• innen FS Ketten, lipophiler Bereich, Interaktion untereinander

Liposom =runder Bilayer

• innen Hohlraum mit lipophober Oberfläche

• Carrier: für Transprt in Zellen zB -> Pharma

• Na-Stearat: häufig in Seifen

-> kann Emulgieren mit Dreck(Fett) Hände