sciencetalk

Ik probeer te achterhalen hoe een Zn²⁺bijdraagt aan de afbraak van een peptide door een carboxypeptidase. Tot zover ik het kan volgen zijn amides relatief stabiele verbindingen. Hiervoor is resonantie verantwoordelijk. Electronen paar kan zich over de ring verdelen waarbij er een positieve lading ontstaat op het N atoom en negatieve lading op het O atoom. Ik ben me er van bewust dat dit geen invloed heeft op dipole-dipole interacties. De negatieve en positieve ladingen zijn niet aanwezig als ¨individuele componenten¨ en de lading van het molecuul als zijn geheel is neutraal.

Het zinkion maakt het mogelijk dat de amideverbinding toch afgebroken kan worden. Het ion is dus in staat om de structuur te destabiliseren. In mijn boek wordt over het volgende gezegd:

 
Hydrolisis of the terminal peptide bond then takes place aided by the zinc ion, which plays a crucial role in the mechanism by polarizing the carbonyl group and making the amide group more suceptible to hydrolysis. (An introduction to Medicinal Chemicstry by Graham L. Patrick 5th edition).

 
Ik moet eerlijk zeggen dat ik niet heel erg goed bekend ben met het begrip polarisatie, vooral in deze context. Ik begrijp dat het O-atoom van de carbonylgroep twee vrije electronen paren bezit. Hierdoor bezit het koolstofatoom een partiële positieve lading (delta +) en zuurstof een partiële negatieve lading (delta -).

Wat er plaatsvindt bij de hydrolise van de verbinding, is dat het vrije elektronen paar van N in de binding met C gaat zitten (hierdoor ontstaat er een dubbele binding), raakt N positief geladen. Eén elektronenpaar uit de C=O verbinding zal naar de O gaan. Hierdoor zal O een negatieve lading krijgen.

 
Ik vraag me nu af hoe ik het werk van het zinkion juist kan beschrijven. Wat doet zink wat deze reactie vergemakkelijkt? Zink polariseert het O-atoom, betekent dit dat het meeweerkt om het O-atoom negatief te krijgen. Dus helpt bij de verplaatsing van het elektronenpaar uit de dubbele binding naar O? Is het zo dat de positieve lading van het zinkion electronen naar O krijgt en het negatiever krijgt, of heb ik het dan totaal bij het verkeerde eind.

Alvast bedankt voor de hulp!

Misschien is het antwoord simpeler dan jij denkt.
 
Carboxypeptidase is een enzym waar in het eiwitstructuur een zink ion moet zitten wil het de juiste structuur hebben om pectolitische werking te hebben. Zonder zink klopt de structuur niet en is het enzym niet actief.

Nee, dat is té simpel  . Het zink-ion heeft wel degelijk een functie is het katalytische mechanisme. Wat er met de aangehaalde tekst bedoeld wordt: Zn²⁺ coördineert aan het O-atoom van de carbonylgroep. Hierdoor wordt negatieve lading weggetrokken van het O-atoom, die dat op zijn beurt compenseert door lading bij het C-atoom weg te halen. Het C-atoom wordt daardoor meer positief geladen (dan het al was), wat het gevoeliger maakt voor nucleofiele aanval door een watermolecuul.

oke heb ik ook weer wat geleerd

Ik kan volgen wat je aangeeft Marko. Maar is het niet zo dat in het geval van de amide de N groep wordt aangevallen door een nucleofiel. Ik had ook gelezen dat bij een normale carbonylgroep de C positief geladen is ten opzichte van het O-atoom. Maar in het geval van een amide wordt deze lading gevoelsmatig op de C weer teniet gedaan door een elektron van N. Het vrije elektronen paar zal namelijk van N de binding gaan tussen N en C. Hierdoor wordt N positief geladen en O negatief.
 
C lijkt dan geen lading te hebben, of heeft in dit geval het C-atoom toch nog een partiële positieve lading ten opzicht van O. En gaat het als volgt: De delta + is aanwezig op C. Het C-atoom wordt aangevallen door water er ontstaat een R-COO en H2N-R. 

Timmoty schreef: oke heb ik ook weer wat geleerd

 
Een dag niet geleerd is een dag niet geleefd 

Hartelijk dank voor deze uitleg. Dit maakt het een stuk duidelijker!

Omdat ik erg nieuwsgierig werd, heb ik gegoogled. Kwam op de volgende site...
 
http://chemwiki.ucdavis.edu/Biological_Chemistry/Catalysts/Metalloproteases, bij Mechanism.
 
En dat terwijl de uitleg van Marko ook al zo goed was.

Het werkelijke mechanisme is inderdaad iets ingewikkelder (een carboxylaatgroep en een imdizazool-ring helpen mee om de benodigde uitwisseling van H-atomen te faciliteren, ook water zit gecoördineerd aan zink, de ruimtelijke structuur helpt mee om amidegroep en water zo te oriënteren dat hydrolyse een "piece of cake" wordt) maar ten tijde van het typen van het bericht had ik niet de mogelijkheid een geschikt plaatje te downloaden teneinde dit verhaal te ondersteunen.
 
Ik vind het altijd enorm fascinerend en indrukwekkend om te zien hóe mooi deze mechanismes uitpakken. 

Ik ook. En dat we "erachter" zijn gekomen.
 
Wdeb