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Hausaufgabenprobleme - Literatur-Lernmodul: Transpeptidase-Hemmung - Biologie


Diese Seite enthält Bewertungs-/Prüfungsfragen unter Verwendung von Daten, Abbildungen und Grafiken aus Forschungszeitschriften wie dem Journal of Biological Chemistry, die ihre Verwendung ermöglichen, oder aus Zeitschriften wie PLOS, die vollständig frei zugänglich sind Die ausgewählten Artikel und Themen wurden für die Bewertung ausgewählt studentisches Verständnis der grundlegenden Konzepte und Lernziele der American Society for Biochemistry and Molecular Biology (ASBMB) sowie der grundlegenden Konzepte und Ziele des MCAT2015. Sowohl ASBMB als auch MCAT2015 legen großen Wert auf wissenschaftliche Recherche- und Argumentationskompetenzen, die vielleicht am besten durch offene Fragen aus der Literatur bewertet werden, in denen die Studierenden höhere Bloom-Fähigkeiten der Anwendung und Analyse einsetzen müssen.

Diese Fragen können auch von Studierenden verwendet werden, die mehr Gelegenheiten suchen, die Interpretation von Forschungsliteraturergebnissen zu üben. Die Fähigkeit, Informationen und Konzepte anzuwenden, zu analysieren und zu bewerten, ist das Herzstück der wissenschaftlichen Untersuchungs- und Argumentationsfähigkeiten, die für die neuen Kompetenzstandards ASBMB und MCAT2015 von zentraler Bedeutung sind. Die Fragen in diesem Lernmodul sind darauf ausgelegt, diese Kompetenzen mit offenen Antworten anstelle von Multiple-Choice-Fragen zu bewerten. Antworten finden Sie unter dem Link am Ende dieser Seite.

Forschungsbericht: Eine neue, speziesspezifische Klasse nichtkompetitiver Inhibitoren der Gamma-Glutamyl-Transpeptidase. Jarrod B. King, Matthew B. West, Paul F. Cook und Marie H. Hanigan. J. Biol. Chem., 284, NO. 14, S. 9059–9065, 3. April 2009.

Aus Abstract: Die Expression von Gamma-Glutamyl-Transpeptidase (GGT) in Tumoren trägt zur Resistenz gegenüber Strahlen- und Chemotherapie bei. GGT wird durch Glutamin-Analoga gehemmt, die mit dem Substrat um die Gamma-Glutamyl-Bindungsstelle konkurrieren. Die in klinischen Studien untersuchten Glutaminanaloga sind jedoch für die Anwendung beim Menschen zu toxisch. Wir haben ein Hochdurchsatz-Screening verwendet, um kleine Moleküle auf ihre Fähigkeit zur Hemmung von GGT zu untersuchen, und haben eine neue Klasse von Inhibitoren identifiziert, die keine Glutamin-Analoga sind.

Das an der Zelloberfläche lokalisierte Enzym γ-Glutamyl-Transpeptidase (GGT) spaltet die γ-Glutamylamid-Bindung von extrazellulärem Glutathion (rechts) und überträgt die γ-Glutamylgruppe auf ein Akzeptorsubstrat.


A. Eine Verbindung, OU749, wurde entdeckt, die das Enzym hemmt. Gezeigt sind die Struktur von OU749 (links) und die Substratgeschwindigkeitskurven (rechts) für die Hemmung der GGT der menschlichen Niere um 0 µm (▪) und verschiedene Konzentrationen von OU749 (15,2 µm (nächste Kurve), dann 31,3 µm, 62,5 µm , und 125 μm) in Gegenwart von 40 mm Glygly. Glauben Sie, dass die Hemmung kompetitiv ist? Erklären?

B. B. Für die Reaktion von L-Glutaminsäure γ-4-Nitroanilid HCl (GpNA) und 40 mm Glycyl-Glycin (Glygly) (Akzeptor) zeichnen Sie die Reaktionsprodukte.

C. Welche Wellenlänge würden Sie wählen, um den Reaktionsverlauf zu verfolgen? _______ nm

D. Der Mechanismus scheint eine kovalente Zwischenstufe des Substrats mit dem Enzym über ein N-terminales Thr zu beinhalten. Dieses Threonin ist in Mensch, Ratte, Maus und Schwein konserviert. Zeichnen Sie einen Mechanismus, der die anfängliche Reaktion von Glutathion (abgekürzte Struktur unten gezeigt) mit dem N-terminalen Thr und dann in der nachfolgenden Reaktion mit dem Akzeptor Gly-Gly (in Ihrem Diagramm als R’NH2 dargestellt) zeigt.

e. Die ortsgerichtete Mutagenese von menschlichem GGT hat vier zusätzliche Aminosäuren identifiziert, die für die GGT-Aktivität essentiell sind: Arg 107, Asp-423, Ser-451 und Ser-452. Alle vier dieser Aminosäuren sind bei Mensch, Ratte, Maus und Schwein identisch.

- Welche Aminosäure könnte wahrscheinlich bei (a) gefunden werden? _____
- Welche Aminosäure könnte wahrscheinlich in (b) gefunden werden? _____
- Welcher katalytische Mechanismus beschreibt die Rolle von Thr 1 am besten? _____
- Welcher katalytische Mechanismus beschreibt die Rolle von Ser 451 und 452 am besten?

F. Vervollständigen Sie das Cleland-Diagramm unten, um den wahrscheinlichen kinetischen Mechanismus basierend auf Ihren Antworten von oben anzuzeigen. A = GPNA, B = Gly-Gly. Was sind P und Q?

g. g. Kinetische Analysen der GGT-Hemmung durch OU749 sind in den Grafiken rechts gezeigt. Gezeigt sind doppelt reziproke Plots der Anfangsgeschwindigkeiten von humanem Nieren-GGT bei unterschiedlicher GpNA (A) und Gly-Gly (B) in Gegenwart von 40 mm Glygly (links) oder 3 mm GpNA (rechts) mit den folgenden unterschiedlichen festen Mengen von Inhibitor OU749: 0 µm (▪), 15,2 µm (▴), 31,3 µm (▵), 62,5 µm (⋄) und 125 µm (○). Welche Arten von Hemmung sind in Grafik A dargestellt? Grafik B?


Kinetische Analyse der GGT-Hemmung durch OU749. A–D, doppelt reziproke Plots der Anfangsgeschwindigkeiten von humaner Nieren-GGT (A und B) in Gegenwart von 40 mm Glygly (A)) oder 3 mm GpNA (B) mit 0 μm (▪), 15,2 μm (▴) , 31,3 μm (▵), 62,5 μm (⋄) und 125 μm (○) OU749 (Kurven bewegen sich mit zunehmendem Inhibitor nach oben). Die gezeigten Daten sind der Durchschnitt von dreifachen Werten ± S.D. (Bei vielen Punkten sind die Fehlerbalken kleiner als das Symbol.)

h. Bei der Multisubstratreaktion werden die folgenden Wirkungen von Dead-End-Inhibitoren (I) beobachtet

  • Die Steigung ändert sich, wenn I und S an dieselbe Form des Enzyms binden ODER I an eine Form von E (auf der horizontalen Linie) bindet, die mit der Form verbunden ist, die S bindet, und I zuerst bindet (z. B. bindet I an E und dann bindet S).

  • Y Abschnittsänderungen, wenn: I und S an verschiedene Formen des Enzyms binden, es sei denn, I bindet zuerst und die Bindung von I und S befinden sich im schnellen Gleichgewicht

Vervollständigen Sie das Folgende mit dem Wort gleich oder verschieden, basierend auf Ihren vorherigen Antworten und Kenntnissen. OU749 bindet an eine (die) ____________ Form eines Enzyms als GpNA.
OU749 bindet an eine (die) ____________ Form von Enzym als GlyGly

ich. Unter welchen Bedingungen führen nichtkompetitive Inhibitoren in vivo zu mehr Hemmung als kompetitive Hemmung? (ein Satz).


J. Dem Enzym wurde die einfache alte Aminosäure Serin zugesetzt. Was könnte das für ein Hemmstoff sein? ________ Zeigen Sie dies, indem Sie Ser in das Cartoon-Diagramm der aktiven Site unten positionieren.

k. Ein Ser-Borat-Komplex (rechts) ist ein viel wirksamerer Inhibitor. Erklären Sie anhand Ihres Wissens darüber, wie Enzyme chemische Reaktionen katalysieren, in einem einzigen Satz, warum.

k. Es wurde eine ortsspezifische Mutagenese durchgeführt, um zu sehen, wie sich die Veränderung spezifischer Serine (S) auf die Aktivität auswirken würde. (WT = Wildtyp, nicht mutierte Kontrolle). Die folgenden Mutanten, bezeichnet als S###X, wobei X die neue Aminosäure ist (in der Tabelle unten geschwärzt) wurden hergestellt. Welche Aminosäure würden die Forscher wählen, um Ser in den Mutanten zu ersetzen? ________

m. Nur ein kinetischer Parameter ist bedeutend geändert (denken Sie an die %-Änderungen der Parameter). Welcher Katalyseschritt ist bei den Mutanten betroffen?

Antworten: Literaturlernmodul: Transpeptidase


9: Katalyse

  • Beigetragen von Henry Jakubowski
  • Professor (Chemie) am College of St. Benedict/St. Johns Universität
  • 9.1: A. Katalysemethoden Katalysatoren, einschließlich Enzymen, können mindestens fünf verschiedene Wege zur Stabilisierung von Übergangszuständen nutzen. Reaktionen in Lösung, die nicht katalysiert werden, sind langsam, da Ladungsentwicklung und -trennung im Übergangszustand erfolgen. Beim Knüpfen oder Aufbrechen von Bindungen werden oft geladene Zwischenprodukte gebildet, deren Energie höher ist als die der Reaktanten. Da die Zwischenstufe energetisch höher ist als die Reaktanten, wäre der Übergangszustand noch energiereicher und ähneln daher eher dem cha

Miniaturbild: Das Enzym ändert seine Form durch induzierten Sitz bei der Substratbindung, um einen Enzym-Substrat-Komplex zu bilden. Hexokinase hat eine große induzierte Anpassungsbewegung, die sich über den Substraten Adenosintriphosphat und Xylose schließt. Bindungsstellen in Blau, Substrate in Schwarz und Mg2+-Cofaktor in Gelb. (PDB: 2E2N​, 2E2Q​). (CC BY 4.0l Thomas Shafee).


HI5019 Strategische Informationssysteme

Die australische Industrie expandiert kontinuierlich und die Anwendung der Cloud-Dienste und -Tools nimmt im gleichen Maße zu. Das Buchhaltungsinformationssystem ist eines der sechzig Werkzeuge, die von der australischen Industrie verwendet werden, und kann als Computersoftware definiert werden, die es der Industrie ermöglicht, die Buchführungstransaktionen zu verarbeiten und aufzuzeichnen. Zu den praktischen Modulen, die von der Industrie zur Steigerung der Leistung und Leistung verwendet werden können, gehören das Trial-Balance-Modul, das Gehaltsabrechnungs-Modul, das Kreditoren-Modul, das Allzweck-Finanzberichts-Modul und das Debitoren-Modul. Es ist eine mögliche Maßnahme für die derzeitige australische Industrie, sich vom Wettbewerbsmarkt zu behaupten und die täglichen Betriebsaktivitäten reibungslos und effizient durchzuführen. Die einzige Überlegung bei der Implementierung des Accounting Information Systems (AIS) ist, ob das Unternehmen ein ausgewachsenes Geschäft betreibt oder es in das bestehende IT-System (Informationstechnologie) einführt. Die Macquarie wurde als Fallstudie für diese Literaturrecherche ausgewählt, um die Transparenz der Prozesse und die Vorteile zu gewährleisten, die durch die Anwendung von AIS für die Durchführung täglicher operativer Aktivitäten im Zusammenhang mit der Rechnungslegung genutzt werden könnten. Das Ziel dieser Überprüfung ist es, die Vorteile des AIS und die Nutzung von AIS zum Erzielen von Wettbewerbsvorteilen in der gegenwärtigen Wettbewerbswelt zum Ausdruck zu bringen.

1. A) Organisationsstruktur (Macquarie)

Das Management der Macquarie wurde in fünf Gruppen unterteilt, zu denen wichtige operative Gruppen, der Vorstand, der globale Chief Operations Officer und die zentrale Gruppe des Geschäftsführers einschließlich des Leiters des Risikomanagements gehören (Heizer 2016). Dies sind die wichtigsten und wertvollsten Charaktere in der obersten Hierarchie der Organisation und waren für die Verwaltung der täglichen Betriebsaktivitäten und eine starke Entscheidungsfindung verantwortlich, die für die Organisation von Vorteil sind (Macquarie.com 2018). Es liegt in ihrer Verantwortung sicherzustellen, dass die Kunden mit den ihnen gelieferten Produkten und Dienstleistungen zufrieden sind, und kontinuierlich zu überwachen und Entscheidungen zur Verbesserung der Kundenbeziehung zu treffen. Es folgt die Organisationsstruktur des Macquarie, die die Gesamthierarchie der Organisation ausdrückt.

Abbildung 1: Organisationsstruktur von Macquarie

1. B) Betriebsprobleme

Einige der täglichen Betriebsaktivitäten in der Organisation schränken die Lieferung der Produkte und Dienstleistungen an die Kunden nicht ein, was die Effizienz des bestehenden Systems der menschlichen Betriebsführung beeinträchtigt. Menschliche Fehler sind ein häufiges Problem bei der Verwaltung der Buchhaltung innerhalb der Organisation, einschließlich der Wiederholung gleicher Daten und viele mehr, die dazu führen können, dass das Unternehmen die erforderlichen Ziele nicht erreicht. Sessa und London (2015) gaben eine Erklärung ab, dass &ldquogroups bestrebt sind, kompetente und den Zielen der Gruppe verpflichtete Personen zu beauftragen (Das und Dayal 2016).&rdquo Eine weitere mögliche operative Tätigkeit, die die Effizienz von Produktion und Output beeinflusst, ist das Management des Buchhaltungssystems, das viele Redundanzen und keine Überwachungsfunktion aufweist, und somit die Führungskräfte dazu veranlasst, die Aufzeichnungen wiederholt zu überprüfen, um die Ausgabe zu überwachen. Diese Ziele führen zu einem Mangel an Leistung und Produktion und beeinträchtigen die Kundenbeziehung aufgrund menschlicher Fehler und können möglicherweise zu Betrug und zum Diebstahl der Finanzmittel durch eine unerwünschte Person führen. Islamet al. (2014) drückten aus, wie sich eine schlechte Führung des Rechnungswesens auf den Ruf und den täglichen Betrieb der Organisation auswirken und somit zu einer Verringerung der Leistung und des Outputs der Organisation führen kann. Das Argument von Biest et al. (2016) im Kontext des manuellen Betriebsbuchhaltungssystems und wie eine korrumpierende Wirkung die Gesamtleistung der Organisation negativ beeinflussen kann, dass &ldquopower das Gleichgewicht der Aktivierung zwischen den Hemmsystemen und dem Verhaltensansatz und den Verhaltenssystemen in Bezug auf die Auszeichnungen und Drohungen.&rdquo

1. C) Wahrscheinlichste Systemerfassungsmethode

SAP, ERP, CAS und MYOB

Die Automatisierung der täglichen Betriebsaktivitäten der Organisation war im vorliegenden Szenario ein wichtiges Ziel für die Erbringung der effizienten und effektiven Ergebnisse für die Organisation. SAP, ERP, CAS und MYOB haben eine entscheidende Rolle bei der Förderung dieser Automatisierungen gespielt, indem sie menschliche Fehler und andere Nachteile beseitigen, die die Leistung des Macquarie beeinträchtigen können (Kanellou und Spathis 2013). Diese Tools und Technologien basieren auf den Cloud-Diensten, die von Dritten zur effizienten und genauen Durchführung der operativen Aktivitäten verarbeitet werden. Diese sind in der Lage, HR-System, Bestandsverwaltung, Kundenbindung, Buchhaltungssystem und vieles mehr bereitzustellen und somit die Leistung und Leistung des Unternehmens zu steigern. Die Wettbewerbswelt ist der am stärksten gezielte Bereich für jede Organisation, und daher sind diese Tools hilfreich, um den Ruf auf dem Markt aufzubauen und es den Unternehmen zu ermöglichen, Wettbewerbsvorteile durch bessere, automatisierte und genaue Dienstleistungen zu erzielen (Kordecki und Bullen 2014). Die Buchhalter des Unternehmens sind die Personen, die am meisten Stress verarbeiten, und diese Technologien und Tools ermöglichen es ihnen, von überall aus auf die in der Datenbank gespeicherten Daten oder Informationen durch eine Verbindung zum Internet zuzugreifen. Diese sind hochflexibel und können für die Erledigung aller Aktivitäten verwendet werden, die zum Tagesgeschäft nicht nur von Buchhaltern, sondern auch von anderen Führungskräften in der Branche gehören.

1. D) Verkaufsverfahren

Das folgende Flussdiagramm beschreibt das Verkaufssystem des Macquarie, das alle operativen Aktivitäten von der Buchung der Bestellung bis zur Lieferung des Produkts beschreibt. Das System wird in der Instanz gestartet, von der aus er den Auftrag gebucht hat, und somit werden die folgenden Aktivitäten wie in der Grafik beschrieben ausgeführt (Clegg, Kornberger und Pitsis 2015). Für die Beendigung des Systems ist es ein notwendiges Element, dass der Kunde die Zahlung leistet. Die im obigen Absatz erwähnten Tools und Software sind in der Lage, es der Organisation zu ermöglichen, die Prozesse zu automatisieren und somit die erforderlichen Ergebnisse mit Genauigkeit zu liefern.

Abbildung 1: Flussdiagramm des Verkaufsvorgangs

(Quelle: erstellt vom Autor mit draw.io)

1. E) Kontrollprobleme und möglicher Betrug

Die Nutzung dieser Tools und Software hat viele positive Aspekte, jedoch hat jede Münze zwei Gesichter und dies gilt auch für die Anwendung der oben genannten Tools und Software (Jebreen 2014). Betrug kann auch durch die Nutzung automatisierter Dienste auf viele Arten erfolgen und kann wie folgt aufgeführt werden: falsche Rechnungszahlung, Veruntreuung, Zahlung ohne Kauf, anonyme Kundenzahlung, anonyme Lieferantenzahlungen und vieles mehr.

Auf Anhieb falsche Rechnungszahlung: Jeder Kunde, der zwei Übungen zwischen Erstellung, Billigung und Ratenzahlung durchführt, kann in der Vereinigung zu Erpressungen führen (Allison und Goethals 2013). Des Weiteren, Veruntreuung: Wenn ein Kunde sowohl die Bestätigung als auch die Kaufanfrage kauft, kann er die Vereinigung ebenfalls erpressen, indem er die Informationen kontrolliert. Drittens, Nicht-Kauf-Zahlung Wenn ein Kunde beide oder eine der Übungen unter Buy Great oder Great Go macht, kann dies ebenfalls falsche Übungen in der Assoziation machen. Eine andere Situation ist, dass Anonymous Vendor Payment: Ein Kunde, der sowohl mit der Herstellung (Anpassung der Händler-Masterkarte) als auch mit Aufforderungen an diesen Verkäufer befasst ist, kann ebenfalls betrügerische Übungen machen (Sardroud 2015). Die letzte von den Erstellern geäußerte Situation ist die anonyme Kundenzahlung: Das Erstellen oder Ändern von Aufzeichnungen über die Kunden und die Gewährung von Krediten an diesen Kunden durch einen einzelnen Kunden kann ebenfalls zu Fällen falscher Angaben in Macquarie führen.

2. A) Entwicklung und Annahme des AIS

Taylor (2017) sagte, dass die kontinuierliche Entwicklung der Technologie und die Zunahme der Bevölkerung zu dem großen Markt führten, der durch die Globalisierung beflügelt wurde, und daher sind die Verwaltung von Kunden, Kunden, Lieferanten und Lieferkettenmanagement in der Gegenwart zu einem der besorgniserregenden Ziele geworden. Szenario. Das Stift- und Papieraufzeichnungssystem wurde durch Excel-Tabellen ersetzt, danach einige Offline-Tools mit Tabellenkalkulationen und ähnlich erbte es kontinuierlich die Eigenschaften und wurde durch die Anwendung der Cloud-Dienste weiterentwickelt. Buchhaltungsinformationssystem und Buchhaltungssoftwarepakete ermöglichen es der Organisation, die Daten in der Cloud zu speichern und größere Berechnungen ohne zusätzlichen Aufwand durchzuführen und somit viel Zeit zu sparen und menschliche Fehler zu vermeiden (Stavseth 2015). Buchhaltungssoftwarepakete in Australien sind zu einem integralen Bestandteil des Systems geworden und werden für die Durchführung aller operativen Buchhaltungsaktivitäten und die Verwaltung der Daten und Informationen verwendet. Die meisten Branchen übernehmen die Buchhaltungssoftwarepakete basierend auf ihren Anforderungen und Anforderungen für die Durchführung der operativen Buchhaltungsaktivitäten. In dieser neuen Ära der Globalisierung freuen sich viele Wettbewerber darauf, anderen voraus zu sein, den gesamten Markt abzudecken und alle Kunden durch bessere und verbesserte Dienstleistungen anzuziehen. Diese haben nicht nur die Buchhaltungsdienste automatisiert, sie tragen auch die Lasten des Buchhalters und verwalten alle Berechnungen in einer Instanz und sind viel genauer (Ruivo, Oliveira und Neto 2014). Cloud-Dienste ermöglichen es den Führungskräften und anderen Mitgliedern, das Wachstum und die Entwicklung der Organisation zu überwachen und können somit für den Zugriff auf Daten oder Informationen von überall auf der Welt verwendet werden.

2. B) Aktuelle Marktgröße

Die meisten australischen Industrien verwenden und implementieren die Buchhaltungssoftwarepakete unabhängig von der Branche, da sie für jeden Sektor der Branche anwendbar sind. Der Markt wird immer größer und so war es das Bedürfnis der Industrie, eine ähnliche Anwendung zu nutzen, die die Bedürfnisse und Anforderungen der Unternehmen erfüllen kann (Lee, Khao und Yang 2014). Buchhaltungssoftwarepakete waren im Trend und fast mehr als sechzig Tools werden in Australien verwendet, darunter MYOB, CAS, AIS und andere sind beliebt.Trotz der Größe der Branche sind Buchhaltungssoftwarepakete zu anwendbareren Werkzeugen für die große, kleine und mittlere Industrie geworden, die nicht nur die Aktivitäten automatisieren und beschleunigen, sondern auch die Genauigkeit und Präzision der Berechnung verbessern. Viele der Buchhaltungssoftware sind verfügbar, die flexibel sind und in der Lage sind, alle Größen der Branchenanwendung zu handhaben. Wambaet al. (2015) berichteten, dass der außerordentliche Anstieg der Buchhaltungssoftware es dem Entwickler ermöglicht, neue Funktionen zu niedrigen Preisen einzuführen, und die Anbieter, die dies ermöglichen können, decken den großen Markt in diesem Abschnitt ab.

2. C) Wettbewerbsvorteile

Die führende Software sind CAS und MYOB, die fast 60% der Buchhaltungssoftwarepaketbranche abdecken und in der Branche sehr beliebt sind. Diese Tools ermöglichen es den Unternehmen, alle täglichen Betriebsaktivitäten im Zusammenhang mit der Buchhaltung wie im obigen Absatz erwähnt durchzuführen, und können an den aktuellen Bedarf der Organisationen angepasst werden. Neben den oben genannten Vorteilen gibt es viele Wettbewerbsvorteile, die es den Unternehmen ermöglichen, der Konkurrenz immer einen Schritt voraus zu sein:

Höhere Eingangsgeschwindigkeit: Die Daten oder Informationen in Bezug auf Buchhaltung, Einkauf und Verkauf können einfach in das System eingegeben werden und ermöglichen den Buchhaltern oder Kassierern, weniger Zeit mit der Datenerfassung zu verbringen und mehr Kunden zu betreuen (Islam et al. 2014). Es ist hilfreich, mehr Kunden in sehr kürzerer Zeit zu verwalten und somit können größere Verkäufe auf einfache und genaue Weise ohne Fehler getätigt werden.

24 * 7 Datenzugriff: Es ermöglicht den Zugriff auf die Daten von überall, sodass die Benutzer immer mit den betrieblichen Aufgaben verbunden sind und die erforderlichen betrieblichen Aktivitäten ausführen können. Selbst wenn die Führungskraft im Ausland ist, irgendwo unterwegs ist oder in vielen anderen Szenarien, können die Mitarbeiter und Führungskräfte in nur einer Instanz über eine Verbindung zum Internet auf die Datenbank zugreifen.

Höhere Effizienz: Die Leistung der Buchhaltungssoftwarepakete ist bemerkenswert, da menschliche Fehler ausgeschlossen sind und jede Berechnung mit Genauigkeit durchgeführt werden kann (Jebreen 2014). Auch das automatische Speichern des Fortschritts der Daten oder Informationen trägt zur höheren Effizienz der Buchhaltungssoftwarepakete bei.

Kostenreduzierung: Es sind keine zusätzlichen Hände oder Mitarbeiter für die Verwaltung verschiedener Zweige und Bereiche der Organisation erforderlich, da ein einziges Buchhaltungssoftwarepaket es den einzelnen Personen ermöglichen kann, alle erforderlichen Aktivitäten durchzuführen. Die Drittpartei ist vollständig für die Handhabung der Sicherheit und Wartung des implementierten Buchhaltungssoftwarepakets verantwortlich und somit muss die Organisation keine zusätzlichen Kosten für die Wartung des neuen Systems zahlen.

Flexibel: Unabhängig von der Größe der Organisation kann AIS verwendet werden, um die Operationen im Zusammenhang mit der Buchhaltung durchzuführen und die erforderlichen Ergebnisse gemäß den Anforderungen der Organisation zu liefern. Diese könnten durch viele Dienste modifiziert werden, um die Bedürfnisse und Anforderungen von Branchen jeder Größe zu erfüllen (Bies et al. 2016). Es ist in der Lage, alle Anforderungen an die Speicherung und den Datenaustausch zu erfüllen, um sicherzustellen, dass die Organisation nicht extra bezahlen muss und somit nur für die von ihr in Anspruch genommenen Dienste bezahlt wird.

kompatibel: Es kann innerhalb des bestehenden Systems der Organisation eingerichtet werden, wenn die Vorgänge elektronisch ausgeführt werden, um die Effizienz und Effektivität der in der Branche verwendeten Software zu gewährleisten. Es kann die operativen Aktivitäten der bestehenden Infrastruktur der Organisation steigern, sodass Einzelpersonen die vorherigen Aktivitäten durchführen und sich an den bestehenden Richtlinien der Organisation ausrichten können.

2. D) Herausforderungen der Benutzer

AIS sind von Natur aus Anfänger, daher benötigen die Benutzer eine angemessene Schulung zur Verwendung der Anwendung, und daher wird die Schulung zum wesentlichen Bestandteil für den erfolgreichen und effektiven Einsatz des AIS innerhalb des bestehenden Systems der Organisation. Datenschutzverletzungen und Cyberangriffe sind ein weiteres wichtiges Ziel, wenn wir über die Herausforderungen in AIS sprechen. Bei der Bereitstellung operativer Aktivitäten können Fehler und Störungen auftreten (Wamba et al. 2015). Der Dritte kann nach der Implementierung und dem Kauf der Dienste verweigert oder verloren gehen.

Basierend auf dem obigen Bericht kann geschlossen werden, dass Buchhaltungssoftwarepakete in der Lage sind, die Ziele und Ziele der Organisation in Bezug auf das Rechnungswesen und das Finanzmanagement zu erreichen. Es kann für die Organisation hilfreich sein, Wettbewerbsvorteile zu erlangen, und somit kann die Organisation im Rennen der Konkurrenz die Nase vorn haben, wenn sie auf effiziente und effektive Weise eingesetzt wird. Der obige Bericht bewertete das bestehende System und die betrieblichen Aktivitäten, die in der Macquarie durchgeführt werden, und identifizierte die vorteilhaften Aspekte der Anwendung von AIS. Die Ergebnisse besagen, dass Rechnungslegungsinformationen unabhängig von bestimmten Nachteilen von Vorteil sind, wenn angemessene und wirksame Schutzmaßnahmen ergriffen wurden. Der Bericht betont auch die Marktgröße der Buchhaltungssoftwarepakete und es wurde festgestellt, dass MYOB das führende Buchhaltungssoftwarepaket ist, das sich auf dem Markt verbreitet. Basierend auf den Erkenntnissen und Forschungen wurden folgende Empfehlungen abgegeben, die in der Lage sein können, die Implementierung sehr effizient und effektiv zu gestalten.

Empfehlungen

In Anbetracht der operativen Aktivitäten und Hierarchie der damaligen Organisationsstruktur von Macquarie kann MYOB als das beste Paket des Buchhaltungssoftwarepakets empfohlen werden.

Es sollte sichergestellt werden, dass die Richtlinien des Softwarepakets mit den bestehenden Richtlinien der Organisation übereinstimmen

Für den Zugriff auf die Daten oder Informationen können verschiedene Berechtigungsstufen eingerichtet werden. Die Sicherheit sollte auf einem hohen Standard gehalten werden, um die Daten und Informationen zu schützen und die Sicherheit der Kunden zu gewährleisten.

Allison, S. T. und Goethals, G. R., 2013. Heroische Führung: Eine Einfluss-Taxonomie von 100 außergewöhnlichen Individuen. Routledge.

Bies, R. J., Barclay, L. J., Tripp, T. M. und Aquino, K., 2016. Eine systemische Perspektive auf Vergebung in Organisationen. Annalen der Akademie für Management, 10(1), S.245-318.

Clegg, S. R., Kornberger, M. und Pitsis, T., 2015. Management und Organisationen: Eine Einführung in Theorie und Praxis. Weise.

Das, S. und Dayal, M., 2016. Untersuchung der Determinanten der Auswahl und Einführung von Cloud-basierter Unternehmensressourcenplanung (ERP): Eine qualitative Studie im indischen Bildungssektor. Journal of Information Technology Case and Application Research, 18(1), S. 11-36.

Heizer, J., 2016. Betriebsführung, 11/e. Pearson Bildung Indien.

Islam, A., Corney, M., Mohay, G., Clark, A., Bracher, S., Raub, T. und Flegel, U., 2012. Betrugserkennung in ERP-Systemen mittels Szenario-Matching. Sicherheit und Datenschutz&ndashSilver Linings in der Cloud, S. 112-123.

Jebreen, I., 2014. Paketierte Softwareimplementierung Requirements Engineering durch kleine Softwareunternehmen: eine ethnografische Studie (Doktorarbeit, Auckland University of Technology).

Kanellou, A. und Spathis, C., 2013. Buchhalterische Vorteile und Zufriedenheit in einer ERP-Umgebung. International Journal of Accounting Information Systems, 14(3), S.209-234.

Kordecki, G.S. und Bullen, M.L., 2014. Evolutionäre Entwicklungen bei der Festlegung von Rechnungslegungsstandards für private Unternehmen und KMU. Zeitschrift für internationale Wirtschafts- und Kulturwissenschaften, 8, S.1.

Lee, J., Kao, H. A. und Yang, S., 2014. Service-Innovation und Smart Analytics für Industrie 4.0 und Big-Data-Umgebungen. Procedia Cirp, 16, S. 3-8.

Ruivo, P., Oliveira, T. und Neto, M., 2014. Untersuchung der Nutzungs- und Wertstufen nach der Implementierung von ERP: Empirische Beweise aus portugiesischen KMU. International Journal of Accounting Information Systems, 15(2), S. 166-184.

Sardroud, J.M., 2015. Wahrnehmungen der Verwendung automatisierter Datenerfassungstechnologien in der Bauindustrie. Zeitschrift für Bauingenieurwesen und Management, 21(1), S. 54-66.

Sessa, V. I. und London, M., 2015. Kontinuierliches Lernen in Organisationen: Einzel-, Gruppen- und Organisationsperspektiven. Psychologie Presse.

Stavseth, D., 2015. Auswirkungen von Cyberangriffen auf den US-Finanzsektor (Doktorarbeit, Utica College).

Taylor, C. R., 2017. Softwaredefiniertes Networking: Verbesserung der Sicherheit für Unternehmens- und Heimnetzwerke (Dissertation, WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUT).

Wamba, S.F., Akter, S., Edwards, A., Chopin, G. und Gnanzou, D., 2015. Wie &lsquobig data&rsquo große Auswirkungen haben kann: Ergebnisse einer systematischen Übersicht und einer Längsschnitt-Fallstudie. Internationale Zeitschrift für Produktionsökonomie, 165, S.234-246.

Ressourcen

  • 24 x 7 Verfügbarkeit.
  • Ausgebildete und zertifizierte Experten.
  • Termin garantiert.
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  • Online-Hilfe für alle Projekte.

Referenzen

Dringende Hausaufgaben halfen mir bei der Finanzierung von Hausaufgaben und unterrichteten auch Mathematik in meinem Kurs. Anfangs benutzte ich einen Tutor, der mir einen Mathekurs beibrachte. Ich hatte das Gefühl, nicht die Hilfe zu bekommen, die ich brauchte. Mit Hilfe von Urgenthomework bin ich genau dort angekommen, wo ich schwach war: Sheryl. Weiterlesen


8.1: Hausaufgabenprobleme - Literaturlernmodule: Enzymhemmung 1 - KCAT

  • Beigetragen von Henry Jakubowski
  • Professor (Chemie) am College of St. Benedict/St. Johns Universität

Diese Seite enthält Bewertungs-/Prüfungsfragen unter Verwendung von Daten, Abbildungen und Grafiken aus Forschungszeitschriften wie dem Journal of Biological Chemistry, die ihre Verwendung ermöglichen, oder aus Zeitschriften wie PLOS, die vollständig frei zugänglich sind Die ausgewählten Artikel und Themen wurden für die Bewertung ausgewählt studentisches Verständnis der grundlegenden Konzepte und Lernziele der American Society for Biochemistry and Molecular Biology (ASBMB) sowie der grundlegenden Konzepte und Ziele des MCAT2015. Diese beiden Standards überschneiden sich weitgehend. Sowohl ASBMB als auch MCAT2015 legen großen Wert auf wissenschaftliche Recherche- und Argumentationskompetenzen, die vielleicht am besten durch offene Fragen aus der Literatur bewertet werden, in denen die Studierenden höhere Bloom-Fähigkeiten der Anwendung und Analyse einsetzen müssen.

Diese Fragen können auch von Studierenden verwendet werden, die mehr Gelegenheiten suchen, die Interpretation von Forschungsliteraturergebnissen zu üben. Die Fähigkeit, Informationen und Konzepte anzuwenden, zu analysieren und zu bewerten, ist das Herzstück der wissenschaftlichen Untersuchungs- und Argumentationsfähigkeiten, die für die neuen Kompetenzstandards ASBMB und MCAT2015 von zentraler Bedeutung sind. Die Fragen in diesem Lernmodul sind darauf ausgelegt, diese Kompetenzen mit offenen Antworten anstelle von Multiple-Choice-Fragen zu bewerten. Antworten finden Sie unter dem Link am Ende dieser Seite.

Forschungsbericht: Die folgenden Fragen basieren auf Daten, Grafiken und Abbildungen aus dem folgenden Artikel: Naphthochinon-vermittelte Hemmung der Lysin-Acetyltransferase KAT3B/p300, Basis für die Synthese nicht toxischer Inhibitoren. Mohankrishna Dalvoy Vasudevarao et al. The Journal of Biological Chemistry, 289, 7702-7717. 14. März 2014. doi: 10.1074/jbc.M113.486522

Doppelstehende DNA ist ein Polyanion, da jedes Phosphat im Rückgrat negativ geladen ist. Um es im Zellkern in ein Chromosom zu packen, wird die DNA mit einer Vielzahl von Proteinen komplexiert. In der ersten Verpackungsstufe wird die DNA um einen Kern aus positiv geladenen Histone-Proteinen gewickelt, wodurch ein Nukleosom gebildet wird. Die Größe des Nukleosoms entspricht etwa der Größe der RNA-Polymerase.

A. Was muss wahrscheinlich mit dem Nukleosomenkomplex passieren, damit die RNA-Polymerase DNA transkribieren kann, die in ein Nukleosom gepackt ist?

Die DNA muss sich vom Histonkern des Nukleosoms lösen, um die Bindung von Transkriptionsfaktoren und schließlich der RNA-Polymerase an die regulatorischen Regionen der DNA (Promotor usw.) zu ermöglichen. Andernfalls findet keine DNA-abhängige RNA-Polymerisation statt.

B. Der Phänotyp einer Zelle hängt von der DNA-Sequenz der Zelle und der Untergruppe der Gene ab, die von dieser Zelle exprimiert werden. Das aufstrebende Gebiet der Epigenetik beschreibt, wie andere Faktoren als die DNA-Sequenz den Zellphänotyp und die Erblichkeit von Merkmalen kontrollieren. Schlüsselmerkmale der epigenetischen Regulation der Gentranskription sind Chromatin-Remodeling, Packung und kovalente Modifikation von DNA. Die Chromatinpackung auf der Ebene der DNA:Histon-Wechselwirkungen ist entscheidend. Der Schlüssel zu diesen Wechselwirkungen ist der Zustand der kovalenten Modifikation von Lysin (K)-Seitenketten im Protein durch Histonacetylasen (HATs), die auch Lysinacetylasen (KATs) und Histondeacetylasen (HDACs) genannt werden. Zwei chemische Modifikationen von Lysin-Seitenketten in Histonen sind unten gezeigt.

A. Geben Sie eine chemische Erklärung dafür, warum Struktur b nicht durch KAT acetyliert wird.

B. Welchen Einfluss könnte die KAT-Modifikation von Histon-Lysin-Seitenketten auf die Transkriptionskompetenz von DNA in Nukleosomen haben?

1,4-Naphthochinon-Derivate sind natürlich vorkommende Verbindungen, die in den Pflanzengattungen Plumbago und Diospyros vorkommen und eine Vielzahl biologischer Aktivitäten aufweisen. Ein solches Derivat, Plumbagin, ist ein potenter Inhibitor einer bestimmten Lysinacetyltransferase, KAT p300 Lysinacetyltransferasen 3B/3A (p300/CBP). Einige der Inhibitoren sind für Zellen toxisch, da sie mit freien RSH-Gruppen in Zellen reagieren und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) erzeugen. Ein ideales Arzneimittel wäre nicht toxisch und ein wirksamer Inhibitor/Aktivator eines spezifischen Enzyms. Die Forscher synthetisierten ein Derivat (PTK1) von Plumbagin, das p300 hemmt und mit viel geringerer Toxizität als Plumbagin. Wie funktioniert es?

Abb. 1A: Um die Toxizität von Plumbagin zu untersuchen, lösten die Forscher es in dem Lösungsmittel DMSO + N-Acetylcystein (NAC), das ROS abfängt. Sie fügten diese Reagenzien zu drei verschiedenen menschlichen Zelllinien hinzu, SHSY-5Y, HEK293 und HeLa S3, wie unten gezeigt.

A. Welche Wirkung hatte Plumbagin auf die Zelltoxizität?

B. Welche Wirkung hatte NAC auf Plumbagin-Zellen?

C. Was haben die Ermittler nur mit DMSO allein durchgeführt?

Abb. 1B. Es wurde gezeigt, dass bei oxidativen Schäden oder Brüchen der DNA, eines der Histone, H2AX durch eine Kinase, pI3K, phosphoryliert wird. Die Zellen wurden wie unten beschrieben behandelt (Plu = Plumbagin_ und einer SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese unterzogen. Nach der Elektrophorese wurde eine Nitrozelluose-Membran aufgelegt und die Proteine ​​im Gel wurden in die Membran elektrophoretisiert (eine Technik namens Western Blotting. Individuelles Protein Bande wurden sichtbar gemacht, indem Antikörper hinzugefügt wurden, die phosphoryliertes H2AXg oder Histon H3 (ohne Modifikation) erkannten, gefolgt von Reagenzien, die eine dunkle Bande erzeugten. Interpretieren Sie die Ergebnisse Warum haben die Forscher Blots für unmodifiziertes H3 durchgeführt?

Abb. 1C. Welchen Einfluss hatte Plumbagin auf die Histonacetylierung? Immunoblots wurden nach Plumbagin-Behandlung in Gegenwart oder Abwesenheit von NAC in den angegebenen Zelllinien wie oben unter Verwendung von Antikörpern durchgeführt, die acetyliertes Lys 9 auf H3 (H3K9) oder Histon H3 (ohne Modifikation) erkannten. Hemmt Plu die H3K9-Acetylierung? Wie beeinflusst NAC die Wirkung von Plumbagin auf die Acetylierung?

1D: Ein weiterer Inhibitor der H3K9-Acetylierung, Isogarcinol (IsoGar), wurde durch Western-Blotting untersucht. Hatte NAC die gleiche Wirkung auf die H3K9-Acetylierung von mit IsoGAr behandelten Zellen wie die mit Plu behandelten, wie in 1C gezeigt?

NAC scheint sich in Gegenwart von zwei Acetylierungshemmern unterschiedlich zu verhalten. Diese Ergebnisse bieten zwei Möglichkeiten für seine Wirkung. &bull ROS könnte zu einer Verringerung der Acetylierung von Histonen führen, und NAC kann durch Verringerung von ROS die Acetylierung wiederherstellen. &bull Alternativ reagiert Plumbagin mit dem RSH von NAC, was seine Wirkung auf KAT verringert und die Acetylierung wiederherstellt.

Zeichnen Sie Cartoon-Modelle, die diese beiden unterschiedlichen Szenarien widerspiegeln, indem Sie eine Linie mit einem Pfeil verwenden, um die Aktivierung oder Förderung einer Aktivität anzuzeigen, und eine Linie mit einem stumpfen Ende, um die Hemmung anzuzeigen. Verwenden Sie auch und diese Symbole:

Die Forscher fanden keine Erhöhung der ROS mit gereinigtem KAT in einer Zelle, die in vitro keine freien Radikale produzierte. Welches Ihrer Modelle ist wahrscheinlicher?

Abb. 2AB. Um die Untersuchung dieser Effekte zu vereinfachen, führten die Forscher in vitro (zellfreie) Assays, bei denen kein ROS (Superoxid, Wasserstoffperoxid) produziert würde. Sie untersuchten zwei verschiedene KATs, p300 (A) und CBP (B), unter Verwendung von HeLa-Zellkernhistonen mit 100 &mgr;m Plumbagin (Bahnen 5 und 7 in A und B) entweder in Gegenwart oder Abwesenheit von NAC, DTT und einem anderen Reduktionsmittel Trolox ( Bahn 8). Interpretieren Sie die Ergebnisse. Welcher Teil von NAC und DTT erscheint wichtig in ihrer Wirkung auf die Plumbagin-Hemmung.

Abb. 3A: Diese Daten legen eine chemische Reaktion von NAC und DTT mit Plumgartin nahe. Die generische Struktur von 1,4-Naphthochinon-Derivaten, einschließlich Plumgartin, wird unten zusammen mit NAC und DTT gezeigt.

Abb. 3B Die Thiolgruppe an NAC reagiert wahrscheinlich mit einem sp 2 C, was letztendlich zu einem Produkt führt, das nach Möglichkeit die Konjugation beibehält. Zeichnen Sie einen Mechanismus, der zeigt, wie NAC mit der folgenden Struktur reagieren könnte, und zeigen Sie die Endprodukte.

Abb. 4 A: Eine Vielzahl von 1,4-Naphthochinon-Derivaten wurde getestet, um ihre Wirkung auf die p300-Aktivität in Gegenwart und Abwesenheit von NAC zu sehen. Einer, Lawson, dessen Struktur unten angegeben ist, zeigte keine hemmenden Wirkungen, wie unten gezeigt. Geben Sie eine wahrscheinliche chemische Erklärung für diese Beobachtung an.

Abb. 4C. Wenn sie mit freien Thiolen reagierten, sollten die Naphthochinon-Derivate einen Einfluss auf die Konzentration an freien Thiolen in einem in vitro-Assay haben. Die Ergebnisse eines solchen Assays sind unten gezeigt.

Vergleichen Sie diese Grafik mit der vorherigen. Welche Schlussfolgerung können Sie ziehen?

Abb. 5 (nicht gezeigt): Die Autoren verwendeten UV-Vis- und Fluoreszenzspektroskopie, um die Wirkung von NAC auf die Spektren von 1,4-Naphthochinon-Analoga zu untersuchen. Welche wahrscheinlichen Auswirkungen würden Sie auf das Lawson-Spektrum erwarten?

Abb. 6A: Das ultimative Ziel der Forscher war es, ein 1,4-Naphthochinon-Derivat herzustellen, das nicht zytotoxisch war, was vermutlich auf seine Wechselwirkungen mit freien Thiolen zurückzuführen ist. Sie synthetisierten PTK1 wie unten gezeigt. Warum sollte diese Reaktion einen potentiellen Inhibitor produzieren, der nicht mit freien Thols in Zellen reagiert?

ABBILDUNG 6B. Die Forscher untersuchten die Auswirkungen von PTK1 auf die P300-Acetylierung von HeLa-Kernhistonen mit unterschiedlichen Konzentrationen von PTK1 in Abwesenheit und Anwesenheit von NAC (Abbildung B) sowie die Anwesenheit von freiem Thiol in Gegenwart oder Abwesenheit von PTK1 (Abbildung C).

Was können Sie aus diesen Grafiken schließen?

Abbildung 6D: Die Abbildung unten zeigt das UV-sichtbare Absorptionsspektrum von PTK1 in Gegenwart oder Abwesenheit von NAC&agr;

Welche Schlussfolgerungen können Sie ziehen?

6E: Die Abbildung unten zeigt die Immunblotting-Analyse (IB) von Zelllysaten nach 24 h Behandlung mit PTK1 unter Verwendung von H3K9-Acetylierungsantikörpern. Die verwendeten Konzentrationen von PTK1 sind in Abbildung E angegeben. Fehlerbalken, S.D. Welche Schlüsse können Sie aus den Blots ziehen?

7. Wie könnte PTK1 die p300 KAT-Aktivität hemmen? Enzymkinetische Analysen wären nützlich.Das Enzym hat zwei Unterzustände, Acetyl-CoA und Histone. Frühere Studien haben gezeigt, dass Substrate nach einem geordneten Mechanismus an p300 binden. Der nicht-kompetitive Inhibitor PTK1 konnte sowohl an das freie Enzym als auch an die substratgebundene Form binden, was zu einem abortiven ternären Komplex führte. T

Nehmen Sie an, dass sich addierte reversible Inhibitoren in ähnlicher Weise bei Einzel- und Mehrsubstratreaktionen verhalten. Hier sind einige einfache Regeln, die für doppelt reziproke Plots gelten (1/v vs 1/[S>, wenn 1 Substrat konstant gehalten wird:

  • I und S binden an dieselbe Form des Enzyms (zum Beispiel bindet E sowohl S als auch I) OR
  • I bindet an eine Form von E (auf der horizontalen Linie), die mit der Form verbunden ist, die S bindet, und I bindet zuerst (zum Beispiel bindet I an E und dann bindet S).

Der Y-Achsenabschnitt ändert sich, wenn:

  • I und S binden an verschiedene Formen des Enzyms, es sei denn, I bindet zuerst und die Bindung von I und S befindet sich im schnellen Gleichgewicht.

Abbildung 7 AB: Abbildung 7 A und B unten zeigen doppelte reziproke oder Lineweaver-Burk-Plots (1/v vs 1/[S]) von p300 KAT, wobei ein Substrat fixiert ist und das andere bei unterschiedlichen fixierten Konzentrationen des Inhibitors PTK1 variiert.

  • In Abbildung 7A wurde die Konzentration der Kernhistone konstant bei 1,7 &mgr;m gehalten, während die Konzentration von isotopenmarkiertem [ 3 H]Acetyl-CoA von 1 auf 8 &mgr;m erhöht wurde, entweder in Abwesenheit (kein Inhibitor) oder bei steigenden Konzentrationen von PTK1 (15, 20, 25, 35 und 45 &mgr;m). Die Richtung der steigenden Inhibitorkonzentration wird durch den roten Pfeil angezeigt.
  • In Abbildung 7B: Die Hemmung der p300 KAT-Aktivität durch PTK1 wurde bei einer festen Konzentration von [ 3 H]Acetyl-CoA (1,6 &mum) und steigenden Konzentrationen von Kernhistonen (5–70 nm) entweder in Abwesenheit von (kein Inhibitor) oder zunehmend untersucht Konzentrationen von PTK1 (15, 20, 25, 35 und 45 µm).

Welche Art von Hemmung zeigt PTK1 in Analogie zu den unten in den verknüpften chemischen Gleichungen gezeigten Einzelsubstratreaktionen?


Modul 1: Einführung in Lebensmoleküle und Aminosäuren

haben eine Lösung, die eine Mischung aus drei Aminosäuren enthält.

Glycin, Alanin und Glutaminsäure. Angenommen, der isoelektrische Punkt (wir nehmen an, es

möglicherweise nicht korrekt, wir entnehmen keinen Wert aus der Literatur), von Glycin ist 8, das

isoelektrischer Punkt von Alanin ist 6,5 und der isoelektrische Punkt von Glutaminsäure ist 3. Also, das

dieser pI 3 ist kleiner als pI 2, was wiederum kleiner als pI 1 ist. Jetzt möchte ich trennen. So,

was muss ich tun? Was ich tun muss, ist im Grunde zuerst eine Matrixmatrix auszuwählen, auf der

Ich kann die Lösung der Aminosäure auftragen.

Was für eine Matrix? Es könnte ein Stück Filterpapier wie das Whatman-Filterpapier sein oder

es könnte eine gelartige Substanz sein, die aus Polyacrylamid oder Agarose besteht. Das sind also die

verschiedene Matrizen können Sie verwenden und je nach Matrix haben wir unterschiedliche Namen von

der Prozess. Der Prozess ist, dass wir die Matrix haben und an zwei Ecken setzen wir die

positive und negative Elektrode und legen Sie die Spannung an. Der Vorgang heißt

Elektrophorese Elektrophorese ist im Grunde die Mobilität oder Bewegung eines Moleküls

unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes.

Also, was muss ich tun? Ich muss zuerst die Lösung auftragen, die die Aminosäuren in der . enthält

Mitte. Und der, der den pI zwischen den anderen beiden hat, das heißt, der

mittlere, die 6,5 beträgt (für Alanin). Also halte ich den pH-Wert des Mediums auf

in die dieses Papier eingetaucht wird oder das Gel eingetaucht wird, sage ich, ich halte den pH-Wert davon ein

Medium als pI der Aminosäure, die in der Mitte der beiden liegt (zwischen 8 und

3). Also, 6,5 ist der pH-Wert, den ich hier für das Puffersystem beibehalten habe und dann lege ich die Spannung an.

Was wird nun passieren? Alanin kann bei 6,5 neutral sein und es wird sich nicht bewegen, es wird bleiben

Hier. Und was passiert dann mit den anderen beiden? Sie bleiben als geladene Spezies erhalten.

Die Frage ist nun, was ihre Anklagepunkte sein werden. Jetzt isoelektrischer Punkt ist es neutral. In

In diesem Fall beträgt der pH-Wert 6,5 und der isoelektrische Punkt von Glycin ist 8.

Wenn also der pH-Wert unter dem isoelektrischen Punkt liegt, liegt dies als positiv vor

geladene Spezies, weil es den isoelektrischen Punkt 8 nicht überschritten hat. Und wenn der pH-Wert . ist

größer als der isoelektrische Punkt ist, liegt die Spezies als anionische Form vor. So,

Das heißt, die Regel lautet: Wenn dies der pH-Wert ist und dieser mit dem pI übereinstimmt, dann, wenn Sie

Halten Sie den pH-Wert auf dieser Seite, wird die Spezies positiv geladen. Und wenn Sie pflegen

der pH-Wert auf dieser Seite, wird die Spezies negativ geladen. Also müssen wir uns jetzt entscheiden

Glutaminsäure hat einen pI von 3, was niedriger ist als der pH-Wert, der aufrechterhalten wird. Das heißt, es ist

auf welcher seite dann? Es wandert zur Anode, weil sein pI 3 beträgt, aber der pH-Wert ist viel höher

als die. Es wird also als Negativform vorliegen. Die Glutaminsäure wird sich also darin bewegen

Richtung und das Glycin bewegt sich in die negative Richtung (in Richtung der Kathode).

Denn der pI von Glycin wird immer noch nicht überschritten (da der pH-Wert bei 6,5 gehalten wird), bis Sie den

pH 8 wird es nicht als negative Spezies vorhanden sein. Unter 8 wird es also als a

positiv geladene Spezies.

Was wird nun also passieren? Wenn Sie die Spannung für eine bestimmte Zeit anlegen? Du

werde hier sehen, dass sich Alanin und Glycin hier irgendwo bewegen können und es hängt alles davon ab

vom Molekulargewicht wird die Glutaminsäure hier irgendwo sein. Also jetzt diese drei

Flecken (drei Aminosäuren) werden getrennt. Ich hoffe, das Prinzip ist klar, das Prinzip ist das

Wenn Sie 3 Aminosäuren haben, nehmen Sie den pH-Wert, der dem pI der enthaltenen Aminosäure entspricht

zwischen den anderen beiden. Jetzt können Sie mich fragen, was, wenn es 4 Aminosäuren gibt?

Auch in diesem Fall gibt es noch einen weiteren Punkt, nämlich die Beweglichkeit dieser Aminosäuren.

Wie gesagt, das Molekulargewicht ist ein wichtiges Thema und es gibt auch Aminosäuren

die Seitenketten haben, die Wasserstoffbrücken bilden können, die mehr bilden können

Wechselwirkungen mit dem Gel. Sehen Sie, wenn Sie ein elektrisches Feld angelegt haben, gibt es a

Bewegung der Art wegen der Ladung.

Aber etwas zieht es auch hinter sich her. Und was ist die Zugkraft? Das Ziehen

Kraft ist die Wechselwirkung des Moleküls, das heißt, in diesem Fall Aminosäuren, es ist die

Wechselwirkung mit der Matrix. Wenn es sich um eine papierbasierte Matrix handelt, handelt es sich um eine Zellulose (es ist ein

Kohlenhydrat, das über Wasserstoffbrücken mit der Aminosäureseite wechselwirken kann

Ketten). Wir können also leicht erkennen, dass, wenn es eine solche Aminosäure gibt, die Wahl lautet

zwischen Glycin und Serin, dann hat Serin eine geringere Mobilität als Glycin unter dem

Einfluss des gleichen angelegten Feldes.

Selbst wenn Sie also 4 Aminosäuren haben, ist ihre Mobilität äquivalent zu der, die als Rf in . bezeichnet wird

organische Chemie haben wir auch Rf. Das bedeutet, die Menge der Bewegung bezogen auf

die Lösungsmittelfront ist es in diesem Fall die unterschiedliche Mobilität der Aminosäuren, die

ermöglichen es Ihnen, die Aminosäuren zu trennen. Wir können dies tun, indem wir dieses einfache isoelektrische

Punktregel, ok. Für 3 Aminosäuren können Sie die mittlere nehmen, aber für 4 oder 5, dann Sie

müssen längere Zeit Elektrophorese durchführen, um sie nacheinander zu trennen.

Das ist also die Verwendung des isoelektrischen Punktes. Nun, woher weiß ich, wo die Aminosäuren drin sind?

dieses Stück Papier, weil die Aminosäuren nicht gefärbt sind. Also, obwohl ich entdeckt habe

die Aminosäure hier zu Beginn und sie haben sich in drei Punkte getrennt, aber die

Die Frage ist, woher weiß ich, wo diese Stellen sind? Das heißt, ich hätte es tun sollen

etwas, um diese Aminosäuren zu visualisieren.

Aminosäuren haben leider keine Fluoreszenz, das heißt, wenn Sie glänzen

Licht, es wird nicht fluoreszieren. Aber es gibt andere chemische Tests, für die eine Farbe für

die Aminosäure und das zeigt die Position der Aminosäure an einer bestimmten Stelle an.

Also, was ist diese Reaktion? Die Reaktion ist eine bekannte Reaktion, die es vielleicht schon gibt

Ihnen bekannt, Ninhydrin-Test. Was ist dieser Ninhydrin-Test? Ninhydrin ist ein Reagenz in

was, wenn Sie eine Aminosäure hinzufügen und dann erhitzen, erhalten Sie eine bläulich-violette Farbe. Du

erhalten eine bläulich-violette Farbe für alle Aminosäuren außer Prolin. Ich zeige dir warum Prolin

ergibt keinen positiven Ninhydrin-Test, es gibt etwas Farbe, die sich jedoch von unterscheidet

andere Aminosäuren. Aber alle anderen Aminosäuren ergeben eine bläulich-violette Farbe mit dem

Also jetzt, nach der Elektrophorese, habe ich hier Bands. Dies sind die Flecken der 3 Amino

Säuren. Wie kann man wissen, wo sie sind? Also sprühe ich dieses Ninhydrin-Reagens,

Es ist nur eine Ninhydrin-Aceton-Lösung. Ich sprühe es und dann erhitze ich das Papier mit einer Heißluftpistole.

Und was werde ich sehen? Ich werde nichts sehen, aber dass diese Flecken irgendwo bläulich sein werden,

Sehen Sie, es ist eine Mischung aus so etwas wie diesem bläulichen Violett. Ja, ich glaube, das kannst du nicht schaffen

hier gefärbt, weil es einfarbig ist, zeigt es eine leicht violette Farbe

dort so etwas. So können Sie die Aminosäure visualisieren.

Daraus ergeben sich nun zwei Fragen. Zuallererst, wenn Sie dies mit behandeln

Ninhydrin geht deine Aminosäure verloren, du hast sie im Grunde getrennt. Aber all die Amino

Säuren haben mit Ninhydrin reagiert und Sie können die Aminosäuren nicht zurückgewinnen. Zweitens

Warum gibt Aminosäure mit Ninhydrin Farbe? Was ist Ninhydrin im Grunde? Welche Art

von Reagenz ist es? Wie ist die Struktur?

Lassen Sie uns nun zunächst nacheinander antworten. Das erste Problem ist, dass wenn ich alle Punkte mit reagiere

Ninhydrin dann geht die Aminosäure verloren. Dies zeigt nur, dass die Mischung 3 . hat

Aminosäuren, so viel kann ich sagen, aber ich kann die Aminosäuren nicht zurückgewinnen

Dies. Um das zu umgehen, nehmen Sie normalerweise dasselbe Blatt Papier, aber

Anstatt jetzt einen Platz zu vergeben, trägt man die Lösung als Band auf (so) und macht dann das

Was wird nun also passieren? Alanin wird hier bleiben Ich nehme das gleiche Beispiel wie

früher. Und hier wird es irgendwo Glycin und Asparaginsäure geben, je nach ihrer

Mobilität wie gesagt. Eines muss ich noch sagen, die Mobilität hängt nicht nur von der

Molekulargewicht, aber es hängt auch davon ab, wie weit Ihr pH-Wert von der Isoelektrik entfernt ist

Punkt. Das ist dein Ausgangspunkt, das ist Alanin, das ist Glycin und das ist dein

Denken Sie daran, wenn Sie das Einzelbuchstabensymbol nehmen, ist Glycin G, Alanin ist A, Asparaginsäure ist

D aspardinsäure (so versucht man es auszusprechen) so, D so DAG. Nun, was du?

Um die Aminosäuren wieder zu isolieren, schneiden Sie am besten einen kleinen Streifen ab

von diesem Ende abstreifen und von diesem Ende einen kleinen Streifen abschneiden. So, jetzt habe ich zwei Streifen hier

von diesen beiden Enden und dann sprühe ich Ninhydrin auf beide und erhitze dann wieder mit einer Luft

Pistole. Also, was werde ich sehen? Ich werde hier eine Band sehen, vielleicht nehme ich das, ich werde eine Band sehen

hier werde ich eine Band sehen hier werde ich eine Band sehen und dasselbe werde ich hier sehen.

Was machst du jetzt? Du legst diese Dinge wieder an den Ort zurück, von dem du sie hast

sie genommen. Also werde ich jetzt eine Band hier sehen, eine Band dort, eine Band dort, eigentlich ist das so

irgendwie bläulich-violett, es gibt keine klar definierte Farbe, ich kann nicht sagen, ob das rosa ist oder das ist

Magenta. Aber einige Bücher sagen, dass es eine bläulich-violette oder bläulich-rosa Farbe ist, also ist dies

Nun, was machst du? Sobald du es rekonstruiert hast, nimm jetzt eine Schere und was machst du?

tun? Du schneidest dieses Stück Papier von hier ab, schneide dieses Stück Papier von hier ab und nimmst die

Breite von hier (die Breite Ihres Bandes). Und dann schneide dieses Stück Papier, nur um es zu machen

Sicher, dass du alle Aminosäuren nimmst, nimmst du da drüben ein bisschen mehr Breite

zusätzliche Portion, die Sie schneiden sollten. Nun, es ist ganz einfach, Sie nehmen dieses Stück Papier, schneiden in

kleine Stücke und in eine Flasche geben Wasser hinzufügen, diese Aminosäuren sind meistens löslich in

Wasser und dann filtrieren und dann aus dem Filtrat wenn man das Filtrat verdampft bekommt man das

So erfolgt die Trennung durch Papierelektrophorese. Du kannst es nicht tun, wenn du

Haben Sie hier Gel, denken Sie daran, dass es nicht für Gel gilt. Für Gel ist es sehr schwer zu schneiden

dies und dann wieder rekonstruieren. Für Papier ist dies sehr nützlich, Sie können sehr große Formate verwenden

Filterpapier, um dies zu tun, können Sie Milligramm-Mengen an Aminosäuren isolieren, indem Sie

Trenntechnik mittels Papierelektrophorese. Sie sehen also, wie wichtig isoelektrisch ist

Die erste Frage ist also gelöst, wie man die Aminosäure erkennt und wie kann man das?

wieder isolieren? Also, das wird als nächstes gemacht, was ist die Reaktion? Was ist Ninhydrin?

Warum gibt es diese bläulich-violette Farbe?

Nun hat Ninhydrin eine Struktur, die so ist, es ist ein Trion, es ist ein Benzol und ein 5

Gliederring mit Trion. Aus Sicht der organischen Chemie wissen wir jedoch

dass, wenn ein Carbonyl zwischen 2 elektronenziehenden Gruppen flankiert wird, dieses in existieren kann

eine Form, die ein geminales Diol ist. Es kann also als geminale Diolform vorliegen (wie Chloral

Hydrat gibt es mehrere andere Beispiele wie dieses). Sie sind also im Gleichgewicht, Diol mit

dieses Ninhydrin. Jetzt nimmst du eine Aminosäure. Schreiben Sie also die Aminosäure NH2 CO2H

Nun, von diesen 3 Carbonylen muss das reaktivste Carbonyl dieses mittlere sein, da

dies ist der elektrophilste Carbonylkohlenstoff, da dieser Carbonyl zwischen zwei flankiert ist

elektronenziehende Carbonyle. Das NH2 wird also mit diesem Carbonyl reagieren. Also, wenn

das reagiert, was ist dann die Reaktion zwischen einem Carbonyl und einem primären Amin? Es bildet

das Imin. Das einsame Elektronenpaar NH2 greift zuerst das Carbonyl an, das dorthin geht, Sauerstoff

nimmt den Wasserstoff auf. Und dann fliegt im nächsten Schritt das Stickstoff-Einzelpaar wieder zurück zu

Wasser eliminieren und es entsteht diese Form, die als Imin bezeichnet wird.

Ich überspringe nur diesen Schritt. Dies ist jedoch nicht sehr stabil, dies ist ein sehr grundlegendes Konzept

aus der organischen Chemie, dass, wenn Sie eine Carboxygruppe COOH haben, dann ein Kohlenstoff und dann

eine elektronenziehende Gruppe wie ein Carbonyl, was passiert dann? Es verliert Kohlenstoff

Dioxid sehr leicht, das heißt Decarboxylierung von β-Ketosäure. β-Ketosäuren sind also

sehr instabil, sie verlieren Kohlendioxid. Deshalb kaufen wir beim Kauf von Acetessigsäure

als Esterform (als CO2Et) kaufen, um die Freisetzung des Kohlendioxids zu blockieren.

Nun, wenn Sie sich diese Struktur ansehen, ist sie sehr ähnlich, dies ist Carboxy, dann ein Kohlenstoff, hier

es gibt einen Kohlenstoff, dann Stickstoff, dann eine Doppelbindung und dann ein weiteres Elektron

Gruppe zurückziehen. Dies ist für die Decarboxylierung noch einfacher, diese Struktur ist so

dass es die Freisetzung von Kohlendioxid erleichtert, wie der Pfeil, den ich zeige. So dass es

verliert Kohlendioxid und wenn es Kohlendioxid verliert, wird dieses O minus gebildet und dann du

habe dieses N. Dies ist also eine sehr gute Möglichkeit, Aminosäuren zu decarboxylieren.

Denn die Carboxylierung ist nicht ganz einfach, normalerweise braucht man viel Energie, um

eine Carbonsäure decarboxylieren. Aber hier fungiert Ninhydrin als Elektronensenke, siehe

Was passiert, was ist eine Elektronensenke? Wenn Elektronen in Richtung des gehen

Richtung, diese Richtung bedeutet, dass es so etwas wie ein schwarzes Loch geben muss, das es versucht

zu absorbieren, was auch immer herauskommt. Hier sind es Elektronen, die Elektronen dazu bringen

Richtung bedeutet, dass dies Elektronensenke ist. Was also gebildet wird, ist ein Imin wie dieses,

OK. Dann gibt es eine Hydrolyse dieses Imins, wenn es eine Hydrolyse gibt, was wird dann passieren?

Imine sind nicht sehr stabil, es sei denn, sie sind aromatisch (das müssen Sie wissen). Also, du

habe diese C-Doppelbindung O, das ist O minus und dann wird daraus NH2 und du hast

ein Aldehyd erzeugt. Was ist der Aldehyd R? Der Aldehyd R ist der gleiche R des

Aminosäure, aber das hat jetzt keine Funktion.

Was wird nun passieren? Dieses entstandene Amin reagiert mit einem anderen

Molekül Ninhydrin, denn dieses Amin ist nun ein neues Nukleophil, das gebildet wird. So,

Dieses neue nukleophile Amin wird diesen Kohlenstoff angreifen, gefolgt von der Austreibung von Wasser

um diese hochkonjugierten Moleküle zu bilden.

Das geht also verloren und es bildet sich die Doppelbindung N, das bedeutet, dass Wasser weg ist und dann

Doppelbindung N und dann hast du das andere Ninhydrinsystem ok. Das ist das andere

Ninhydrin-System jetzt haben Sie O minus hier, Sie haben diese Doppelbindung.

Dies ist also das Produkt, das die farbige Verbindung ist. Warum ist es farbig? Wegen dir

siehe die umfangreiche Konjugation hier, das kommt hierher, das geht dorthin, das kann dort hingehen,

das kann dorthin kommen oder es kann dorthin gehen, das kann dorthin gehen. Es ist also ein umfassend

Deshalb sehen Sie die Farbe, warum sehen Sie für alle Aminosäuren die gleiche Farbe?

Denn letztendlich ist die Farbe nicht auf die R-Gruppe zurückzuführen, die Farbe ist im Wesentlichen auf die

Verbindung zwischen den 2 Ninhydrin-Molekülen, die einen Stickstoff-

zwischen. Dieser Stickstoff ist eigentlich der Stickstoff aus der Alpha-Aminosäure.

Deshalb haben alle Aminosäuren außer Prolin die gleiche Farbe. Was passiert nun

mit prolin? Sehen wir uns an, was während der Ninhydrin-Reaktion von Prolin passiert. Jetzt,

Prolin ist ein sekundäres Amin, daher erwarten wir einen gewissen Unterschied und das ist der einzige

sekundäres Amin. Und tatsächlich ergibt es mit Ninhydrin eine bräunlich-gelbe Farbe. Jetzt,

warum ist das so? Da die Reaktion also bei einem Zwischenschritt stoppt, schreibe ich die

Reaktion zusammen mit dem Mechanismus.

Das Ninhydrin ist also hier, es ist eine Tricarbonylverbindung. Und wir wissen, dass es sie auch gibt in

Gleichgewicht mit der geminalen Dihydroxyform, da sie zwischen den 2

Carbonyle. Prolin hat nun eine Struktur, die durch diese in der richtigen Form dargestellt wird

Stereochemie mit CO2H in β-Bindung. Aber diese Reaktion hängt nicht von der

Stereochemie, es gibt die gleiche Farbe, unabhängig davon, ob Sie L-Aminosäure verwenden oder

D-Aminosäure, die ein wichtiger Punkt ist.

Aber hier zeigen wir entweder die D-Aminosäure oder die L-Aminosäure. Das ist 1, das ist 2 und

das heißt 3, wobei Wasserstoff α ist, also ist dies S-Konfiguration. Jetzt ist die erste Reaktion die gleiche

wie in den früheren Fällen, in denen primäres Amin verwendet wird. Das wird also OH und der Stickstoff

verliert den Wasserstoff. Dann haben Sie also ein Zwischenprodukt, das wie folgt aussieht: ein Carbonyl und

dann hast du OH, du hast dieses Carbonyl und das ist mit dem Prolinkern verbunden. Jetzt,

was wird passieren? Dieser Stickstoff nutzt sein einsames Paar und entfernt das OH als Wasser

während das OH minus Wasserstoff aus Wasser aufnimmt.

Und dabei bleibt, anders als in den vorherigen Fällen, der Stickstoff als

positiv geladene Spezies. Sie haben also eine Doppelbindung mit dem Stickstoff und es ist ein

Iminiumion, jetzt OH und das ist plus. Aber es gibt immer noch zwei Elektronen, die sich zurückziehen

Carbonylgruppen und diese liegt an der β-Position vor. Diese Doppelbindung ist also unter

enormer Stress in Verbindung mit positiv geladenem Stickstoff und auch mit Elektron

Abziehen von Carbonylgruppen.

Es gibt jetzt also wie in den vorherigen Fällen Spielraum für die Decarboxylierung, und Sie haben dies

Relaisprozess der Elektronenverschiebung. Und das gibt Ihnen die Decarboxylierung von Prolin. So

jetzt ist das Prolin gerade ein Pyrrolidin (ein 5-gliedriger heterocyclischer Stickstoff-

enthaltenden Ring ist ein sogenanntes Pyrrolidin).

Es wird also ein Pyrrolidin und Sie haben ein Zwischenprodukt wie dieses, O minus und das ist

N und das ist das Pyrrolidin. Sie sehen also, die Stereochemie spielt keine Rolle, weil alle

Diese Ninhydrin-Reaktionen sind mit der Freisetzung von Kohlendioxid verbunden, das die

Stereochemie dieses stereogenen Zentrums.

Jetzt gibt es hier also eine Doppelbindung und dies ist die eine. Das wird also ein Pyrrolidinium

Ion und das ist bräunlich-gelb in der Farbe, von der ich gesprochen habe, weil dies eine hat

Resonanzstruktur wie diese. Durch diese Resonanz bekommt man also eine Farbe, weil

verlängerte Konjugation ist die Hauptursache für die Färbung und dies ist der Wasserstoff.

Der Stickstoff bleibt jedoch positiv geladen und dieser ist bräunlich-gelb gefärbt.

Prolin verhält sich also etwas anders, weil es das NH2 . nicht produzieren kann

an das Ninhydrin gebunden. Früheres primäres Amin ersetzt das Carbonyl durch NH2 und das

reagiert mit einem anderen Ninhydrin. Aber in diesem Fall ist nur 1 Ninhydrin mit dem

Pyrrolidinium-Ion und dieses Pyrrolidinium-Ion stammt aus der Decarboxylierung des

Prolinring, also bräunlich-gelb. Das ist also die Situation bei der Ninhydrin-Reaktion

Denken Sie daran, dass alle Aminosäuren außer Prolin eine blauviolette Farbe ergeben.

Die Farbe ist für alle Aminosäuren außer Prolin gleich, dies liegt daran, dass die R-Gruppe nicht

dort im konjugierten Endprodukt, da die Decarboxylierung zur Freisetzung von primärem . führt

Amin zusammen mit der Freisetzung von R als Aldehyd. Und so ist es letztendlich das Amin, das

bildet die Farbe, während es mit einem anderen Ninhydrin reagiert.

Die Farbe ist also unabhängig von der Natur der Seitenkette. Im Fall von Prolin haben wir a

geringfügiger Unterschied, da es das primäre Amin nicht freisetzen kann und daher in diesen verbleibt

zwei Resonanzformen, so dass das bräunliche Gelb wird. So endet das

Erkennungsprobleme von Aminosäuren. Als nächstes gehen wir auf die Synthese von Peptiden ein, wie diese

Bausteine ​​werden nacheinander hinzugefügt.

Wir wissen, dass sich Aminosäuren (AA1 und AA2) kombinieren, das heißt, 2 Aminosäuren sind

Kombinieren und das ergibt ein sogenanntes Peptid, ok. Lass uns ein Beispiel geben

Nehmen wir an Glycin und sagen Sie Alanin (NH2, CO2H und es gibt ein CH3). Jetzt reagieren sie mit

miteinander und bilden eine neue Bindung, die zwischen dem Carboxy des Glycins und dem NH2

(Amin) des Alanins und man erhält ein sogenanntes Dipeptid. Jetzt der Punkt zu beachten

Hier handelt es sich um eine sehr leichte Reaktion, weil Wasser abgespalten wird. EIN

stabiles Wassermolekül, das eliminiert wird, d. h. sein ΔG ist hoch

Es sollte also ein spontaner Prozess sein, es ist jedoch keine spontane Reaktion.

Die Thermodynamik sagt, dass diese Reaktion ablaufen sollte, aber wie Sie wissen, ist ΔG negativ

sagt nicht sofort, dass die Reaktion unter normalen Bedingungen abläuft. Zu

Lassen Sie diese Reaktion in einem Reagenzglas ablaufen, müssen Sie das sogenannte

Aktivierungsenergie. Wir müssen etwas tun, damit die Aktivierungsenergie

abgesenkt und die Reaktion findet statt. Diese Amidbindung ist also sehr stabil und diese Reaktion

ist wegen des Wasserverlustes thermodynamisch sehr begünstigt.

Die Reaktion findet jedoch nicht statt, wenn Sie ein Amin und eine Säure mischen, weil

hohe Aktivierungsbarriere. Der andere zu beachtende Punkt ist, dass dies Alanin ist und dies ist

Glycin können sie auf zwei Arten reagieren. Eine, dass sie jetzt ein Peptid bilden können, das G A ist

wir sollten anfangen das Symbol G A Glycylalanin zu schreiben oder das könnte anders sein

herum, d. h. das Alanin-Carboxy reagiert mit dem Glycin-Amin. Dann bekommst du was ist

Alanylglycin genannt, das ist Glycylalanin, das ist Alanylglycin.

2 Aminosäuren können also reagieren, um zwei verschiedene Peptide zu bilden, sie sind nicht gleich. In diesem

Fall gibt es diese Aminfunktionalität, die frei ist und das Carboxy, das dabei frei ist

Ende. Und in diesem Fall ist das Glycin-Carboxy frei und das Amin ist auf dieser anderen Seite frei.

Wenn Sie nun ein Peptid schreiben, dann ist die traditionelle Schreibweise die auf der linken Seite

(das ist die Aminosäure), das Amin ist frei und auf der rechten Seite (ganz rechts)

Das heißt, wenn ich eine Aminosäure habe, nehme an, X, Y, Z, P, Q (was auch immer nur eine beliebige

Sequenz), wenn ich dies schreibe, nehme ich an, das sind alles Aminosäuren, dann heißt es sofort, dass

dieses R ist frei von Carboxy und dieses hat NH2-frei. Und dies wird N-Terminus genannt

Aminosäure und die andere wird als C-Terminus bezeichnet Aminosäure C-Terminus oder die

Carboxy-Terminus. Und der andere wichtige Punkt (obwohl das sehr einfach ist) ist, dass a

Dipeptid hat eine Vorstellung, manchmal werden die Schüler verwirrt.

Dipeptid bedeutet, dass es 2 Peptidbindungen geben sollte, Tripeptid sollte es 3 Peptide geben

Anleihen, das ist nicht der Fall. Dipeptid bedeutet ein Peptid mit 2 Aminosäuren, es ist nicht

die Zahl der Peptidbindungen. Die Zahl der Peptidbindungen ist immer um 1 kleiner als die

Anzahl der reagierenden Aminosäuren. Natürlich gibt es hier einen komplizierten Punkt, den

wir sprechen nur über lineare Peptide, wir sprechen nicht über zyklische Systeme.

Denn das ganze Szenario wird sich ändern, wenn ich beginne, zyklische Peptide herzustellen, die auch

Wir sprechen nur über lineare Peptide, also wenn es lineare Peptide gibt, was dann?

das passiert? Die Zahl der Peptidbindungen wird um eins geringer sein als die Zahl der Aminosäuren

die reagieren. Jetzt gibt es zwei Dinge, die sehr wichtig sind: Wie geht's?

Peptide synthetisieren, wie mache ich diese Reaktion? Ich sagte, das ist thermodynamisch begünstigt

aber kinetisch benachteiligt. Dies hat eine sehr hohe Aktivierungsbarriere. Ein Problem ist also die

Synthese, und wir sprechen über chemische Synthese. Wir reden nicht über

Biosynthese, denn wenn man an die Biosynthese denkt, bedeutet das, wie Proteine ​​hergestellt werden

Zu dieser Zeit kommt die Aktivierung von woanders, denn im Körper kann man es nicht

liefern hohe Energie, hohe Temperatur, hohe thermische Bedingungen, die nicht möglich sind. So,

mit Synthese meinen wir chemische Synthese. Der andere Punkt ist, wenn ich ein Peptid habe, dann

woher erkenne ich die reihenfolge der verschiedenen aminosäuren. Das sind also die beiden

Herausforderungen, vor denen der Proteinchemiker stand, erstens, wie man die Sequenz von Amino

Säuren? Das nennt man übrigens die Primärstruktur von Proteinen und die anderen

Punkt ist, wie man Proteine ​​gemäß einem Design synthetisiert?. Der nächste Vortrag, über den wir berichten werden


Modul 1: Antimikrobielle Medikamente

Willkommen zurück, jetzt nehmen wir die einzelnen antimikrobiellen Verbindungen und
diskutieren ihre Chemie und Biochemie. Wir werden nur rekapitulieren, dass wir damit begonnen haben
Verbindungen. Dies ist die Struktur von Trimethoprim, einem Antimalariamittel, das para ist
Aminophenylsulfon, das eine Anti-Lepra-Verbindung ist, das ist Sulfamethoxazol
das ist eine antibakterielle Verbindung.
Sie sehen hier, es steht bakteriostatisch geschrieben, das heißt, dies sind die antibakteriellen Wirkstoffe
die das Zellwachstum hemmen. Warum sind diese antibakteriell? Denn das sind die
Verbindungen, die die Folsäure-Biosynthese stoppen, was ein Kohlenstofftransfer ist, der es ist
sehr wichtige Umwandlung, die Uracil zu Thymin ist und das war letztendlich der
Folge einer Störung der Folsäurebiosynthese.
Also, eine dieser Verbindungen ist wie Sulfamethoxazol oder diese Anti-Lepra-Verbindungen
ist ein bisschen anders, denn das hemmt die DHFR (Dihydrofolat-Reduktase) von
Mikroorganismen. Und diese beiden sind nichts, aber Sie können sie als SO2NR schreiben, also para
Amino SO2 und dann NR. Es ahmt die para-Aminobenzoesäure nach, die ein Bestandteil von . ist

die Folsäure. Daher muss para-Aminobenzoesäure in das Dihydro eingebaut werden
Pteridinkern. Wenn Sie sich erinnern, wird das 7, 8-Dihydro-Pteridin gebildet.
Das reagiert also mit dieser para-Aminobenzoesäure und dem Enzym, das das tut, das es genannt wird
eine Pteroat-Synthase. Nun muss diese Pteroatsynthase so sein, dass Wasserstoff vorhanden ist
Durch die Bindung geht es an das aktive Zentrum des Enzyms und dies ist das NH2, das die
Wasserstoffbrückenbindung mit einer Aminosäure hier.
Irgendwo gibt es hier eine aromatische Aminosäure, es muss so sein, dass es π-Staking gibt
Wechselwirkung mit diesem Benzolring. Und dann muss es eine ionische Wechselwirkung geben, die
bedeutet, dass es einige Stellen wie NH3 plus geben muss, die eine elektrostatische Wechselwirkung bilden
Hier. Für das para-Aminobenzoe-Sulfanomid bildet NH2 diese Wasserstoffbrücke, dies
ist der aromatische Ring und statt diesem CO2 minus hast du SO2 minus so dass sich a . bildet
Ionenverbindung.
Dies ist also ein sehr guter kompetitiver Inhibitor von para-Aminobenzoesäure diese
Verbindungen werden auch Antimetabolit genannt. Was ist Antimetabolit? Verbindungen, die
die Stoffwechselprozesse, die im Mikroorganismus ablaufen, stören oder
jede Art. Und da dies nun den Einbau von para-Aminobenzoesäure hemmt
Säure, das heißt, es stört den normalen Stoffwechselprozess, also war dies anfangs
gilt als sehr gutes Antibiotikum.
Aber heute haben die Bakterien Resistenzen gegen die Sulfonamide entwickelt, indem sie
mehr von para-Aminobenzoesäure und Sie wissen, dass bei der kompetitiven Hemmung, wenn Sie
Erhöhen Sie die Konzentration des Substrats, können Sie die Hemmung überwinden, die
Natur der kompetitiven Hemmung. Also, Sulfonamide funktionieren jetzt praktisch nicht
gegen jede mikrobielle Infektion.

Kommen wir nun zur Chemie des Penicillins. Das ist also die Struktur von Penicillin
Was ist der Pharmakophor von Penicillin? Pharmakophor ist die vorhandene molekulare Einheit
im gesamten Molekül ist es der wesentliche Teil des Moleküls, mit dem wechselwirkt
irgendein Enzym oder irgendeine Nukleinsäure, was auch immer das Ziel ist.
Im Grunde sagen wir das also, wenn ich ein großes Molekül wie dieses habe und wenn ich sehe
dass nur dieser Teil mit dem Enzym interagiert, dann ist dieser Teil was
heißt Pharmakophor. Der Pharmakophor von Penicillin ist also dieser Teil, der
als hellblau, so dass dieser Teil der Pharmakophor ist. Nun, was ist da? Es gibt zwei Ringe
die miteinander verschmolzen sind.
Dies wird nun als β-Lactam-Ring bezeichnet, der mit diesem Thiazolidin-Ring kondensiert ist
Name des stickstoff- und schwefelhaltigen Heterocyclus, dann gibt es den Substituenten

Amin hier, das acyliert ist. Sie haben hier also eine Acylseitenkette und Sie haben eine α-
Carboxygruppe, die an den Thiazolidinring gebunden ist.

Nun, dies ist das Minimum für jedes Penicillin, die Variation, die wir in verschiedenen sehen
Penicilline kennen Sie die Namen der verschiedenen Penicilline, Ampicillin, Amoxicillin,
Cloxacillin, Methicillin wie auch immer Penicillin genannt wird, der Unterschied besteht nur in diesem R
Gruppe. Sie haben also verschiedene R-Gruppen und Sie erhalten verschiedene Arten von Penicillinen. Die
Das erste Penicillin, das hergestellt wurde, war Benzylpenicillin namens Penicillin G und ein weiteres

wurde Penicillin V genannt, das auch Phenoxymethylpenicillin Phenoxymethylpenicillin war
Penicillin V genannt. Tatsächlich ist Penicillin G immer noch auf dem Markt erhältlich.
Es wird heute meist bei rheumatoider Arthritis dafür verschrieben, Benzylpenicillin
wurde benutzt. Andernfalls, bei anderen bakteriellen Infektionen, Atemwegsinfektionen normalerweise dies
Penicillin G wird nicht verwendet. Aber historisch gesehen sind diese beiden Verbindungen wichtig, weil die
ersten Penicilline, die auf den Markt gebracht wurden, wo dieses Benzylpenicillin und dieses
Penicillin V, Penicillin G und Penicillin V.
(Siehe Folienzeit: 07:25)

Wir werden später über diese Biosynthese sprechen, weil wir wissen, dass Penicillin von hergestellt wird
der Mikroorganismus, deshalb ist dies ein Antibiotikum. Das heißt, der Mikroorganismus
hat eine biosynthetische Maschinerie, um dieses Penicillin-Enzymsystem herzustellen, das sich formt
Bausteine ​​und füge sie zusammen und komme schließlich zum Penicillin.
Wir werden diese Bildung von Penicillin sehr ausführlich besprechen, aber hier nur um es zu sagen
ihr wisst, dass es ein ganz einfacher ist, diese drei einfachen Bausteine, die letztendlich
kombiniere und mache das Penicillin eine ist diese variable Aminosäure, dann ist dies Cystein
und das ist valin. Also, Cystein, Valin und eine andere Aminosäure, die ich nicht nenne,
Tatsächlich ist diese Aminosäure Alpha-Aminoadipinsäure, die keine Proteinaminosäure ist.

Also, im Grunde verbindet sich diese α-Aminoadipinsäure mit Cystein und das verbindet sich auch mit
Valin zu machen, was ein Tripeptid sein wird Tripeptid dann zyklisiert und Sie haben das
Penicillin-Molekül.
Denken Sie daran, die α-Aminoadipinsäure ist die ε-Carbonsäure, die mit Cystein reagiert
und Cystein reagiert mit Valin zu einem Tripeptid, das als A C V Adipoyl bezeichnet wird
Cysteinyl-Valin, das zu Penicillin cyclisiert. Nun, ein weiterer interessanter Aspekt von
die Struktur von Penicillin, für die es eine Aktivität gibt, ist die Reaktivität dieses β-Lactams
Ring.
Reaktion auf was? Reaktivität gegenüber Nukleophilen, da cyclische Amidcarbonyle
anfällig für Ringöffnung durch Hydrolyse, wie wenn Sie ein Amid RCONH2 einnehmen und wenn Sie
Erhitzen Sie es mit Alkali, Sie erhalten RCO2H oder RCO2Na, weil Sie Alkali verwenden, sagen Sie NaOH
und du bekommst das Ammoniak. Und wenn es NHR ist, dann bekommst du RNH2 das Amin, aber in
Dazu müssen Sie es mit Alkali erhitzen.
Es funktioniert nicht bei Raumtemperatur oder wenn Sie es bei Raumtemperatur tun möchten, dann
Sie müssen monatelang warten, damit die Hydrolyse stattfindet. Jetzt, warum
Amide sind schwer zu hydrolysieren? Wegen dieser Resonanz, bei der das einsame Stickstoffpaar
Resonanz mit dem Carbonyl, so dass Sie eine Resonanzstruktur haben, in der der Stickstoff ist
Hobel und diese Bindung wird auch sehr steif, so dass Sie das nicht zulassen
Anleihen zu drehen. Genau das passiert bei Peptidbindungen, wenn wir die
Peptidstruktur haben wir gesehen, dass die Amidbindung in diesem Stickstoff-Kohlenstoff-
Gerüst hat einen signifikanten Anteil an Doppelbindungscharakter und das stoppt die Rotation.
In den normalen Amiden verliert dieser Kohlenstoff aufgrund dieser Resonanz also die
Elektrophilie. Denn wenn es nur ein Carbonyl gibt, dann zieht der Sauerstoff die
Elektronen zu sich selbst durch elektromeren Effekt und dann wird dies eine positive Ladung haben,
aber hier ist ein einsames Stickstoffpaar vorhanden, das die positive Ladung des Kohlenstoffs neutralisiert.
Ein nukleophiler Angriff auf das Amid erfordert also eine höhere Temperatur oder eine höhere Aktivierung
Energie. Auf der anderen Seite, was passiert bei Penicillin? Dies ist die Struktur von Penicillin
Sehen Sie, es ist kein planares Molekül, es ist wie ein planarer β-Lactamring dieser 4-gliedrig
Ring ist fast planar und dann haben Sie diesen 5-gliedrigen Ring, der nach oben geht.
Im Grunde ist es also wie ein offenes Buch. Das ist also der 5-Ring-Schwefel, der das ist
das Carbonyl, das ist der Stickstoff.

Es ist also wie ein offenes Buch oder eine Schmetterlingsstruktur. Es ist also kein planares
Molekül. In acyclischen Amiden tritt dieses freie Elektronenpaar in Resonanz mit dem Carbonyl
das ist bei β-Lactam eigentlich nicht erlaubt. Denn wenn das einsame Paar mitmacht
Resonanz dann wird dieser Winkel 120° d.h. die Winkel spannen sich in einem vier
Gliederring beträgt der Winkel praktisch 90°.
Das heißt, Sie haben den Winkel bereits ziemlich stark von 90° abgewichen, aber tatsächlich
die Hybridisierung erfordert, dass dieser Winkel 109,5° beträgt. Wenn Sie also eine Resonanz haben, bei der die
Winkel nimmt hier noch weiter zu, so dass dies nicht erlaubt ist. Das wird also flach und
es wird sehr strapaziert. Diese Art von Resonanz ist also fast nicht möglich und das ist
spektroskopisch reflektiert, wenn Sie die IR-Spektroskopie machen, dann sehen Sie, dass wenn
gibt es Resonanz, dann ist die Carbonyl-Streckfrequenz niedrig.
Und wenn keine Resonanz vorhanden ist, ist die Carbonyl-Streckfrequenz höher. Also, in
Penicillin beträgt die Carbonyldehnungsfrequenz etwa 1770 cm-1. Auf der anderen Seite in der
Amidcarbonyl beträgt sie etwa 1680 cm-1. Das zeigt also, dass es sich um eine sehr stark belastete
Molekül und das Carbonyl ist praktisch als separates Carbonyl vorhanden, es gibt kein solches
Unterstützung durch das benachbarte einsame Stickstoffpaar. Das macht seinen Kohlenstoff also hoch
elektrophil, was diesen Kohlenstoff sehr anfällig für nukleophile Angriffe macht. Also, das ist
einer der Hauptgründe, warum dieses Molekül als antibakterielles Mittel wirkt.
(Siehe Folienzeit: 14:59)

Wir werden langsam darauf zurückkommen, aber bevor ich weiter gehe, sollte ich Ihnen das sagen
Welchen Mechanismus auch immer wir heute diskutieren, dass die Penicilline auf diese Weise
Arbeit, die man Post-Facto-Analyse nennt.
Das bedeutet, dass Penicillin ein sehr gutes Antibiotikum ist, es tötet die
Mikroben es tötet die Bakterien und sobald das zu dieser Zeit bekannt ist Fleming oder Florey oder
Chain oder Dorothy Hodgkins oder sogar Woodward, Robert Robinson kannten sie nicht
wie es funktioniert, wussten sie nur, dass es ein sehr gutes antibakterielles Mittel war.
Das ist natürlich das Entscheidende. Manche Leute sagen vielleicht, dass es mir egal ist, wie
funktioniert es, aber es funktioniert gut, um mich von der Infektion zu heilen. Die Wissenschaft kann jedoch nicht
Hören Sie auf, die Wissenschaft muss sich weiterentwickeln, Sie müssen wissen, wie Penicilline wirken. Denn bis
wir wissen, dass wir keine neuen Antibiotika auf der Grundlage der
Wirkmechanismus von Penicillin, denn wir leben heute in einer Zeit, in der die meisten
die früheren Penicilline wirken nicht.
Also, jetzt, wie man neue Penicilline und neue Arten von Antibiotika herstellt, die von unserem abhängig sind
Verständnis der antibakteriellen Wirkung von Penicillin. Nur um es ganz klar zu machen
was auch immer wir jetzt diskutieren, dies ist nach der Entdeckung von Penicillin und nach der
Penicillin auf den Markt gekommen. Der Mechanismus war also etabliert. Was ist nun
Mechanismus? Ich habe dir gesagt, dass Penicilline gegen die Bakterienzellwand wirken. So,
wir müssen jetzt wissen, was eine für sie so einzigartige Zellwand bei Bakterien ist.
Die Zellwand ist eine starre Wand, die das zytosolische Material im Inneren der Bakterien schützt. Jetzt,
Es gibt zwei Arten von Bakterien, eine ist grampositiv, eine andere ist gramnegativ. Also, Gramm
positive Bakterien haben eine dicke Zellwandstruktur und bestehen aus Peptidoglykan was
ist ein Peptidoglycan? Peptidoglykan bedeutet, dass Sie sowohl Peptideinheiten als auch Glykaneinheiten haben.
Glykan bedeutet Zuckereinheiten.
Im Grunde genommen haben Sie also Kohlenhydrate, die ein Teil des Zuckers sind, und Sie haben Peptide.
Deshalb wird dies Peptidoglycan genannt. Bei Gram-positiv haben Sie das Peptidoglycan
als Außenwand und dann haben Sie die Membran wie wir diese Lipiddoppelschicht haben
Membran und in dieser Membran wird es definitiv Kanäle geben, weil Bakterien
mit der Außenwelt kommunizieren.

Einige Moleküle werden hineinkommen, es gibt Trägermoleküle, die die
Außenmoleküle, die benötigt werden. Es muss also wie Ionenkanäle gesteuert werden. Bakterien
Habe diese Poren auch so, dass Poren, Stoffe ein- oder austreten, ok.
Dies ist also Ihr Peptidoglycan, und das ist ziemlich dick in grampositiven Bakterien. In Gramm
negative Bakterien was passiert? Erstens hat es eine äußere Membran, die eine Lipiddoppelschicht ist
und dann gibt es diese Poren, die Porinkanäle genannt werden. Dann gibt es viel
dünneres Peptidoglycan, das früher für das Gram positiv war, ist draußen, dann etwas
innen d.h. diese ist durch eine Lipid-Doppelschicht-Membran geschützt und dann hast du
eine andere Membran, eine innere Membran und dann das Zytosol.
Es gibt also einen deutlichen Unterschied und Sie können jetzt sagen, dass Penicilline gegen die
Grampositiv sehr gut, da im Grampositiv das Peptidoglycan exponiert ist
außen. Penicillin kommt also und zerstört das Peptidoglycan, aber hier hat das Penicillin
zunächst durch Barriere zu durchqueren.
Hier heißen diese Räume übrigens periplasmatische Räume und diese Räume, in denen die
Peptidoglycan ist da. Also, dann muss es hier reinkommen und dann auf die Synthese einwirken
des Peptidoglykans. Es wird also schwierig sein, die gramnegativen Bakterien durch diesen Typ abzutöten
des Mechanismus, aber lassen Sie uns trotzdem sehen, was die anderen Probleme bei gramnegativen Bakterien sind
sind.
(Siehe Folienzeit: 20:27)

Gram-negative Bakterien haben andere Arten von Problemen, also werden wir das besprechen. Lasst uns
inspizieren Sie auf molekularer Ebene das Peptidoglycan. Hier ist das schematische Diagramm
Sie sehen, dies ist eine Zuckereinheit, die NAM genannt wird. Was ist NAM?
N-Acetylmuraminsäure ist NAM. Und das andere heißt NAG NAG ist N-Acetyl
Glucosamin. Dies sind also die beiden Zuckereinheiten, die nacheinander verbunden sind, NAM
dann NAG über glykosidische Bindungen. NAM, NAG NAM, NAG NAM NAG also hier entlang
einige Zuckerketten sind da, dann ist noch eine Zuckerkette da, dann noch eine Kette von
Zucker ist da.
In jedem Strang des Zuckerpolymers in der NAM (N-Acetylmuraminsäure) befindet sich ein Peptid

die an eines der Hydroxy gebunden ist. Die erste Aminosäure ist also L-Alanin, dann D-
Glutaminsäure, dann L-Lysin, dann D-Alanin. Und tatsächlich war da noch ein D-Alanin,

aber durch Reaktion während der Bildung einer Zellwand geht eines der D-Alanine aus.
Dies ist die Struktur der Zellwand, wenn die ausgereifte Zellwand vorhanden ist. Aber wir sind
diskutieren, was ist der Status kurz vor der Bildung der reifen Zellwand? Die
Status ist, dass all diese Peptidbindungen vorhanden sind und die Aminosäuren vorhanden sind, einschließlich
das letzte D-Alanin.
Dies ist also ein Pentapeptid, das an einem Strang hängt. Und im angrenzenden Strang gibt es
sind wieder jene fünf Aminosäuren, die hängen.
Jetzt hat jedes Peptid auch eine Seitenkette, die der reaktive Arm ist. Wie dieser hat ein
Seitenarm, dann gibt es noch einen anderen, angenommen hier, der einen Seitenarm hat und dann dort,
dieser hat einen reaktiven Seitenarm. Jetzt kommt es zu einer Reaktion zwischen diesem Strang und dem
Seitenarme. Also, es wird einen Anhang wie diesen geben, dann wird es einen Anhang geben wie
Dies.
Wenn das passiert, wird die Bakterienzelle sehr starr. Angenommen, Sie haben viele
Bambusstangen und dann müssen Sie einen Zaun machen. Wenn du das nur machen willst
Wenn Sie diese Bambusstangen einsetzen, reichen die Bambusstangen nicht aus, um sie zu schützen. Also, in
Um sie sehr steif zu machen, machen Sie diese Art von Querverbindungen, um sie sehr stark zu machen.
Das soll die Struktur verstärken. Um die Struktur zu verstärken, ist diese Vernetzung erforderlich.
Also, was haben wir im Grunde jetzt gelernt? Dass es diese Glykaneinheiten gibt Glykanpolymer

das ist NAG NAM NAG und NAM NAG in jedem von diesen, NAM ist an a . angehängt
Pentapeptid und dann kommt es zu einer Querverbindung zwischen den benachbarten Pentapeptiden. Wir werden
Schauen Sie sich sehr genau an, was diese Reaktionen sind, wie diese Vernetzung gebildet wird.
(Siehe Folienzeit: 25:20)

Hier ist es jetzt etwas besser geschrieben. Lassen Sie mich die Struktur des Zuckers schreiben. So,
Dies ist die Glykosidbindung, dies ist N-Acetylglucosamin bedeutet NH. Glucosamin
bedeutet, dass in Glucose nur ein Hydroxyl durch ein Amin ersetzt ist, das acetyliert ist. Du
wissen in Glukose, was passiert? Das ist α, dann ist das nächste β, das dritte ist das ist
Nummer 1, das ist Nummer 2, das ist Nummer 3, das ist Nummer 4 Kohlenstoff OH ist Alpha und dann du
habe dieses CH2OH.
Die Glykosidbindung wird also zwischen C1 und C4 hergestellt, das heißt, dies ist an
noch ein Zucker. Das ist also Ihr NAG N-Acetylglucosamin und was ist Ihr NAM? Die
NAM ist so, NHAc N-Acetyl, das da ist und an eine andere Zuckereinheit gebunden ist
über glykosidische Bindung und hier ist das OH β. Das hängt also mit einer Milchsäure zusammen, das ist
CH2OH.
Diese Milchsäureeinheit ist also durch eine Etherbindung verbunden. Das ist also dein NAM und das
ist Ihr NAG, also wird es so gemacht. Dies ist also eine NAG, die an ein NAM angehängt ist. NAM hat eine
Carboxy, das über eine Lactat-Seitenkette gebunden ist, und dieses Carboxy ist dasjenige, das
verwendet, um das Peptid herzustellen. Also, es wird CO sein, dann wird es Alanin geben, dann wird es sein

Glutaminsäure, dann Lysin, dann Alanin, dann Alanin. ich
hoffe das ist klar.
Jedes NAM ist also an Alanin-Glutaminsäure-Lysin-Alanin-Alanin gebunden. Siehe auch
die Konfiguration dieses Alanins das ist L-Alanin, das ist D-Glutaminsäure Das habe ich dir doch gesagt
nur in Bakterien sind D-Aminosäuren vorhanden, woher kommen D-Aminosäuren? Von
Isomerisierung der L-Aminosäuren.
Aber dieses Lysin-Seitenketten-Amin ist an 5 Glycin-Einheiten gebunden. Also, was ist der Endpunkt?
Hier? Ist es der N-Terminus oder C-Terminus, dass Sie jetzt klar sein müssen, dass Lysin endet
mit NH hast du dann ein Glycin also NHCO Glycin. Dann endet Glycin mit NH2, das
an ein anderes Glycin gebunden ist, also NHCO. Wenn das der Fall ist, kann man sagen, dass es am Ende ist
mit einem Amin.
Lysin beginnt mit NH. NHCO endet also letztendlich nicht mit einem CO2H, es
endet mit NH2 und dann hast du D-Alanin. Und im angrenzenden NAM NAG du
haben die gleiche Kette Alanin D-Glutaminsäure Lysin, die Pentaglycin hat und dann
D-Alanin, D-Alanin.
Die Reaktion, die bei der Vernetzung stattfindet, besteht nun darin, dass diese Seitenkette mit dem
Primärkette die hier hängt diese D-Alanin D-Alanin wieder muss man sicher sein
dass das, was hier endet, Sie mit NAM begonnen haben NAM ist dieses. Das ist also CO und dann NH.
Alanin NH ist also auf dieser Seite und CO2H auf dieser Seite, das heißt, dies endet mit a
CO2H.
Das ist hier also ein Carboxy-Ende. Dazwischen D-Alanin D-Alanin, Sie haben ein CONH. So,
Sie haben hier ein D-Alanin, das ist der Endpunkt und dies ist das CO2H und dieses D-Alanin ist
an Lysin gebunden.
Die Reaktion, die jetzt stattfindet, ist also im Grunde, dass das Glycin NH2 dieses Amid angreift
Bond und wirft das letzte D-Alanin raus. Also, was wird jetzt passieren? Dies ist die Kette, die ist
nun mit dieser Kette vernetzt und das Ergebnis ist eine neue Peptidbindung zwischen den beiden
Peptidketten.

Angenommen, dies ist Glycin, das NH2 enthält, und dann haben Sie D-Alanin D-Alanin. Also, D-
Alanin, dann CO, dann NH, dann D-Alanin und dies ging nach oben, verbunden mit a

NAM und jetzt ist die Reaktion im Grunde dieses NH2 greift hier an, das so rausgeht
macht eine Querverbindung. Was ist die Natur dieser Reaktion, wie kann man diese Reaktion klassifizieren?

Das ist nichts, aber schau dir dieses D-Alanin an, das war mit einer anderen Aminosäure verbunden D-
Alanin früher. Was machst du jetzt? Sie ersetzen dieses D-Alanin durch Glycin.

Dies kann also als Transpeptidierungsreaktion bezeichnet werden, das heißt, Ihr Peptid hatte
eine andere Aminosäure, die durch eine neue Aminosäure ersetzt wird.
Was ist also Transpeptidierung? Das, wenn Sie ein Peptid wie dieses haben und wenn Sie ein anderes haben
Aminosäure und wenn Sie A-C plus B erhalten, ist das eine Transpeptidierung, das sind alles Aminosäuren.
Diese Peptidbindung wird also durch eine neue Peptidbindung ersetzt, daher heißt dies
Transpeptidase. Es gibt also ein Enzym, um dies zu tun, sonst wird diese Reaktion nicht stattfinden
Dieses Enzym ist ein Enzym auf Serinbasis.
Es gibt also ein Enzym, das hier Enzym OH geschrieben wird. Also zunächst Enzym OH wie
Chymotrypsin Was passiert, wenn man eine Peptidbindung hydrolysiert, greift man das Peptid an
mit dem Serin OH verbinden, ersetzen Sie zu diesem Zeitpunkt diese andere Aminosäure und dann
dieses Serin wird wieder freigesetzt, wenn das Wasser kommt und angreift. Also in diesem Fall die
Enzym greift das Carbonyl an und bildet das tetraedrische Zwischenprodukt, das D-Alanin verlässt
und dann statt Wasser jetzt das benachbarte Glycin-Amin angreift und das Serin freisetzt
OH.
(Siehe Folienzeit: 33:09)

Ich kann es noch einmal auf eine noch bessere Weise zeigen, als im Grunde das, worüber wir sprechen
CONH D-Alanin und das ist D-Alanin und auf dieser Seite befindet sich dieses Glycin NH2. So,
zunächst bildet das Enzym, das ein Serin-OH hat, das hier angreift, die Tetraeder
Zwischen also D-Alanin CO minus und dann NH dann D-Alanin und das ist das Serin
Enzym. Was wird nun passieren? Also muss es hier ein Oxyanion-Loch geben, das wird
stabilisieren dieses O minus.
Jetzt kommt das zurück, das erlischt, also ist D-Alanin erloschen. Also, D-Alanin und dann
CO und das ist an das Serin gebunden und nun das Glycin, das darauf gewartet hat
passieren, kommt Angriffe bricht diese Bindung. Sie erhalten also die Verbindung zwischen dem Glycin und dem
D-Alanin. Schauen Sie sich die Arbeitsbelastung der Bakterien an, die Arbeitsbelastung der Bakterien besteht darin, dass es
muss das NAM synthetisieren, es muss das NAG synthetisieren und dann NAM und . kombinieren
NAG bilden die Glycosidbindung und machen das Polymer, machen einen anderen Satz von Polymeren.
Alle diese Stäbe, die aus NAM NAG NAM NAG bestehen, müssen dann die
Peptide. Und dies ist die letzte Reaktion bei der Synthese der bakteriellen Zellwand, also die letzte
Reaktion ist diese Transpeptidierungsreaktion, die durch Penicillin irgendwie gestoppt wird.
Also, wie funktioniert Penicillin? Es stoppt die Arbeit des Enzyms Transpeptidase, aber es ist ein
schöne Art, die Bakterien wirklich zu belästigen. Weil du die Bakterien nicht tötest oder
die Bakterien von Anfang an stoppen du hast enorm viel Arbeit geleistet
Sie haben sich 24 Stunden am Tag auf eine Klausur vorbereitet und konnten am letzten Tag nicht
Beantworte alles, weil die Fragen so schwer sind.
Im Grunde ist das also der Fall, die Bakterien haben daran gearbeitet, alle Zellwände vollständig zu machen
Komponenten zusammengebaut, aber in der letzten Phase gestoppt. Wie in der Ehe
Zeremonie, wenn der Priester nicht erscheint, kann die Zeremonie nicht stattfinden. Es ist also im Grunde
dort am Endpunkt hindern Sie die Bakterien daran, die Zellwand zu bilden. Und
Wenn diese Vernetzung nicht stattfindet, ist die Zellwand sehr zerbrechlich, Wasser wird jetzt durchgehen
die Zellwand innerhalb der Zelle und dann platzt die Zelle auf und das nennt man Lyse.

Nun stellt sich die Frage, warum Penicillin dies stoppen wird. Warum wird es diese Zellwand stoppen?
Bildung im Endstadium? Was ist die Ähnlichkeit der Reaktion oder der Struktur?
Aber vorher möchte ich erwähnen, dass dies die Struktur ist, die ich Ihnen gegeben habe, dem Lysin,
verbunden mit fünf Glycineinheiten ist dies normalerweise bei grampositiven Bakterien in Gramm vorhanden
negative Bakterien wie E. coli, wird dieses Lysin durch eine Aminosäure ersetzt, die als bezeichnet wird
Diaminopimelinsäure Pimelinsäure ist 7-Kohlenstoffdicarbonsäure HO2C-(CH2)5-CO2H.
Sie haben also CO2H NH2 und dann all diese und dann noch ein NH2 und CO2H. Also das
Diaminopimelinsäure, die Sie möglicherweise in verschiedenen Büchern sehen. Der Mechanismus ist darin der gleiche
Fall wird die Aminseitenkette der Diaminopimelinsäure damit reagieren. Und
das ist übrigens die meso-diaminopimelinsäure, denn diese hat zwei stereogene
zentriert, wenn es eine entgegengesetzte Konfiguration gibt, die zu Meso wird. Es ist das Meso
Diaminopimelinsäure in E. coli, die das Lysin ersetzt.
Dies steht normalerweise in den Büchern der medizinischen Chemie, in denen der Mechanismus
Bleibt das selbe. Nun, lassen Sie uns sehen, was es ist, eine Meso-Diaminopimelinsäure oder
Lysin irgendeines davon, dann muss Pentaglycin angehängt werden, es ist durch die Glycinseite
Kette.

Dies ist der Mechanismus, den ich bereits besprochen habe. Penicillin ist ein Inhibitor davon
Transpeptidase-Vernetzungsreaktion. Wenn dies das Transpeptidase-Enzym ist, dann ist dies das
D-Alanin D-Alanin Denken Sie daran, dies ist D so, das muss die Konfiguration R so 1, 2, 3 haben.

Das ist also R und dies ist auch 1, 2, 3, aber das Methyl ist α, also ist dies auch R. Das ist also das D-
Alanin und D-Alanin, also was ist die Reaktion? Warum dieses D-Alanin an die . bindet

Enzym muss es positiv geladene Spezies wie Lysin geben. Das bildet also das Salz
Brücke.
Also, das geht und bindet und dann greift dieses Serin-Serin-OH an, bildet das Acyl-Enzym
Komplex und nun greift das Glycin NH2 an und bildet die Querverbindung. Bei Penicillin,
Es wurde festgestellt, dass anstelle von D-Alanin D-Alanin Penicillin Bakterien denkt
dass Penicillin mein Substrat ist und Penicillin CO2 minus hat, das sich an das Lysin bindet
und diese β-Lactam-Einheit ist ein sehr reaktiver Ring, der sich sofort öffnen kann.
So greift Serin OH an und geht über die Bildung des tetraedrischen Zwischenprodukts zurück
und schmeißt das raus. Dies ist nun die Situation, in der das Serin vom Penicillin acyliert wird
und jetzt kann das Serin regeneriert werden, vorausgesetzt Wasser kommt und bricht diese Bindung, also
dass das Enzym wieder freigesetzt wird, aber dies ist eine sehr langsame Reaktion.
Wenn es eine sehr langsame Reaktion ist, bis diese Hydrolyse stattfindet, ist die Bakterienzelle
schon lysiert. Bakterienzelle wartet nicht so lange, bis das Enzym frei ist

wieder. Im Grunde handelt es sich also um eine auf das aktive Zentrum gerichtete irreversible Hemmung. Was ist aktives Sehen?
gerichtet? Dass es sofort geht und das Enzym angreift und dort bleibt.
Die Bildung einer kovalenten Bindung bedeutet, dass es sich um eine irreversible Hemmung handelt und dann nach dem
Reaktion findet keine weitere Reaktion statt, um eine reaktivere Spezies zu erzeugen. Das ist also
nichts, aber ein aktives Zentrum gerichtete irreversible Hemmung von ASDII. Das ist also der
Mechanismus wieder das steht hier Wasser angreifen das ist blockiert Wasser kann nicht
komm und hydrolysiere diesen, ok. Das ist also der Mechanismus von Penicillin.
(Siehe Folienzeit: 41:33)

Das Letzte, was übrig bleibt, ist, warum Penicillin so selektiv ist, warum Bakterien denken
dass dies mein Substrat ist. Vergleichen Sie nun die beiden Strukturen, dies ist wieder eine andere Möglichkeit,
Schreiben von D-Alanin D-Alanin. Sehen Sie, dies ist das Methyl, das Sie sehen, das muss R . sein
Konfiguration, weil das Methyl α ist. Also muss es jetzt R sein, damit ist D und das ist auch
D. Also, ich habe diese Struktur D-Alanin D-Alanin auf diese Weise geschrieben.
Und schauen Sie sich die Struktur von Penicillin an, sehen Sie, dass dies dasselbe ist, wenn Sie nur das Rückgrat betrachten.
Sie werden die Ähnlichkeit von Penicillin und D-Alanin D-Alanin sehen. Das bedeutet also,
Penicillin imitiert D-Alanin D-Alanin in seiner Struktur ist es nur D D es ist nicht L L.
Hätten Bakterien L L verwendet, wäre Penicillin wirkungslos gewesen, diese Streochemie ist
Auch passend dazu hat nur Penicillin eine gewisse Extraportion. Also ist es noch besser, dass es so ist
ein konformativ eingeschränktes System, das D-Alanin D-Alanin ähnelt. Natürlich,

D-Alanin D-Alanin muss verschiedene Arten von Bestätigung haben, aber in einem
Bestätigung sehen Sie, dass es dem Penicillin ähnelt.
Also, kurz, was ist der Reaktionsmechanismus von Penicillin? Es ist eine Transpeptidase
Hemmstoff. Was ist Transpeptidase? Transpeptidase ist ein unverzichtbares Enzym zur Herstellung von
Zellenwand. Was es macht? Den letzten Schritt wiederhole ich jetzt nochmal die Bakterien haben diese gemacht
Zellwand vorzeitige Zellwand, es ist wie die Herstellung von vorzeitiger oder unreifer mRNA.
Und dann nehmen Sie an, Sie stoppen jetzt das Spleißen mit dem Spleißosom, damit Ihre mRNA dies tut
unwirksam sein. Auf ähnliche Weise machen die Bakterien alles außer der Vernetzung. So,
die terminale Quervernetzung wird gehemmt und so wirkt Penicillin. Ich denke das ist alles
für diese Sitzung werden wir in der nächsten Sitzung über die bakterielle Resistenz sprechen.
Dankeschön.


Einheit 7 Diskussionsaufgabe BIOL 1121

Laut WHO (o. J.) werden Antibiotika zur Behandlung einer Vielzahl bakterieller Infektionen eingesetzt und haben seit ihrer Einführung in den 1940er und 1950er Jahren Millionen von Leben gerettet. Aufgrund von Übernutzung und Missbrauch sind viele jedoch nicht mehr wirksam, und die Weltgesundheitsorganisation (WHO) betrachtet das Auftreten neuer antibiotikaresistenter Bakterien als ernsthafte Bedrohung für die globale öffentliche Gesundheit.

Antibiotika lassen sich nach ihrem Wirkmechanismus in drei Hauptgruppen einteilen: solche, die die Zellwandsynthese hemmen, solche, die die Proteinsynthese hemmen und solche, die die Nukleinsäuresynthese hemmen. Penicillin und seine verwandten Verbindungen verhindern beispielsweise, dass empfindliche Bakterien eine Zellwand bilden. Sie tun dies, indem sie an ein Enzym (Transpeptidase) binden, das für die Vernetzung von Peptidoglycan in der Wand notwendig ist, inaktivieren und so dessen Bildung stoppen. Die Resistenz gegen dieses Antibiotikum ist darauf zurückzuführen, dass die Bakterien ihr eigenes Enzym namens Beta-Lactamase produzieren, das die Ringstruktur des Penicillins aufbricht und seine Fähigkeit verhindert, an die bakterielle Transpeptidase zu binden.

Wie alle Proteine ​​wird Beta-Lactamase von einem DNA-Abschnitt kodiert – aber wie überträgt sich diese DNA und die Fähigkeit, ein neues Protein zu produzieren, von einer Bakterienpopulation, die resistent ist, auf eine andere Population, die dies nicht tut?

Neben dem direkten Transfer von der Eltern- zur Tochterzelle findet auch eine horizontale Übertragung von DNA zwischen verschiedenen Genomen statt. Der horizontale Gentransfer wird durch die Existenz mobiler genetischer Elemente wie Plasmide (extrachromosomales Erbgut), Transposons („springende Gene“) und bakterieninfizierende Viren (Bakteriophagen) ermöglicht. Diese Elemente werden zwischen Organismen durch verschiedene Mechanismen übertragen, die in Prokaryonten Transformation, Konjugation und Transduktion umfassen.

 Schreiben Sie für jeden dieser Mechanismen einen Satz, der beschreibt, wie die DNA von einer Zelle in eine andere übertragen werden kann.

Es gibt drei Mechanismen, bei denen DNA von einer Zelle in eine andere übertragen werden kann. Diese Mechanismen sind Konjugation, Transformation und Transduktion.

Konjugation ist die direkte Übertragung von DNA von einer Zelle in eine andere durch Zell-Zell-Kontakt mit Hilfe von Plasmid. Plasmide sind zirkuläre DNA-Stücke, die sich unabhängig vom Chromosom in der Bakterienzelle replizieren können. Der konjugative Transfer von Plasmiden erfolgt durch Zelloberflächenstrukturen, die wie Spritzen wirken und das Plasmid in benachbarte Zellen injizieren.

Transformation ist die Aufnahme von DNA direkt aus der Umwelt (diese DNA stammt aus toten Bakterienzellen, die ihr genetisches Material lysieren und an die Umwelt abgeben) und in ihre Genome einzubauen, die als natürliche Transformation bezeichnet werden. Diese DNA stammt normalerweise von toten Bakterien, die lysieren (aufspalten) und ihren genetischen Inhalt an die Umgebung abgeben.

Transduktion ist die Übertragung von DNA von einer Zelle in eine andere durch ein Virus. Diese Viren werden als Bakteriophagen bezeichnet und infizieren spezifisch Bakterien. Bakteriophagen verfügen nicht über die Maschinerie, um ihre eigenen Genome zu replizieren oder ihre eigenen Gene zu exprimieren, also entführen sie stattdessen die bakterielle Maschinerie, um dies zu tun. Wirtszellen werden weiterhin Phagenproteine ​​exprimieren und das Phagengenom replizieren, um neue Viruspartikel zu bilden. Dieser Prozess setzt sich fort, bis die Zelle so voll mit Phagenpartikeln ist, dass sie sich aufspaltet (lysiert) und Phagen in die Umgebung freisetzt. Dies wird als lytischer Zyklus bezeichnet. Einige Phagen können zwischen diesem Lebenszyklus und einem lysogenen Zustand wechseln, in dem sie ihr Genom mit dem Bakterienchromosom kombinieren und viele Generationen lang schweigen. Wenn lysogene Phagen ihre Genome vom Wirtschromosom entfernen (ausschneiden), nehmen sie gelegentlich kleine Sequenzen bakterieller DNA mit. Bakterien-DNA enthaltendes Phagengenom wird dann in Phagenhüllproteine ​​verpackt, um ein vollständiges, rekombinantes Viruspartikel zu bilden. Wenn diese Phagen die Bakterienzelle lysieren und einen neuen Wirt erneut infizieren, nehmen sie bakterielle DNA mit.

 Wählen Sie eine Krankheit oder einen Organismus mit einem gut dokumentierten Resistenzmechanismus (wie Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus - MRSA oder Tuberkulose) und prüfen Sie, ob Sie das Gen oder die Gene identifizieren können, die Resistenz verleihen, und die Methode des DNA-Transfers, von der angenommen wird, dass sie dazu beiträgt. zu seiner Verbreitung. Dies kann von einem Organismus zum anderen erfolgen oder einfach aufgrund des Umweltdrucks von der Mutter- zur Tochterzelle weitergegeben werden.

Staphylococcus aureus verursacht viele Krankheiten bei Mensch und Tier und ist resistent gegen das Methicillin. Das Gen für die Resistenz dieser Bakterien ist das mecA-Gen, da die Betalactam-Antibiotika an das PBPs-Protein binden, das sich auf der Zellmembran dieser Bakterien befindet, sodass diese Bakterien mit Hilfe des mecA-Gens neue Proteine ​​produzieren oder mit PBPs ähneln und inaktivieren das ursprüngliche Protein (PBPs), an das diese Antibiotika normalerweise binden, um auf die Zellmembran dieser Bakterien zu wirken. Das mecA-Gen kodiert für ein Protein namens PBP-2a, das die Funktionen des normalen PBPs-Proteins ersetzt, und dieses PBP-2a hat eine sehr geringe Affinität zu diesen Antibiotika und ermöglicht das Wachstum von Bakterien in Gegenwart dieser Antibiotika. Zwei weitere Gene mecR1 und mecI kontrollieren ebenfalls die Expression dieses PBP-2a-Proteins, das diesen Bakterien hilft, resistent zu werden. Die Penicillinase-Produktion und die Modifikation von Aminoglykosid-Enzymen helfen MRSA, gegen das Antibiotikum dieser Gruppen resistent zu werden. Vancomycin- und Teicoplanin-Resistenz entwickeln sich durch die Produktion von D-Ala-D-Lac anstelle von D-Ala-D-Ala


Zusätzliche Informationen

S1 Abb. Lernen mit Verzögerungen zwischen CS+ Offset und US Onset.

(EIN) Durchschnittliche Aktivität der exzitatorischen Einheit des Kortex (untere Diagramme) und hemmende Aktivität der Einheit (obere Diagramme), wenn der Versatz von CS+ dem Einsetzen des US um 100 ms vorausgeht (beachten Sie die Lücke zwischen den grünen und grauen Blöcken unten). Dieser Effekt wurde durch die Verwendung von γ = 0,98 und eine Berechtigungsspur für jede Synapse mit einem Zerfallsfaktor von λ = 0,8. Dies entspricht einem TD-λ(0.8)-Algorithmus [39]. Siehe den Code online für die spezifische Implementierung des Berechtigungs-Trace während des Lernens (https://github.com/jordan-g/Irrelevance-by-Inhibition). (B) Gemittelte Reaktionen der exzitatorischen Einheit (links) und der inhibitorischen Einheit (rechts) auf CS+ (grün) und CS0 (orange) über die Präsentationen hinweg im Vergleich zu Perioden ohne Stimulus (schwarze Linie).

S2 Abb. Feuerraten- und Gewichtsverteilungen nach dem Lernen, das Training zu ignorieren.

(EIN) Feuerratenverteilungen über die E(T) Bevölkerung während der Simulation. Zeit-Bins waren 200 ms lang. (B) Synaptische Gewichtsverteilungen für die W xich Gewichte nach dem Lernen, das Training zu ignorieren.

S3 Abb. Demonstration des Ignorierenlernens mit mehreren Hemmeinheiten (500 Hemmeinheiten).

(EIN) Durchschnittliche Aktivität der erregenden Einheit des Kortex (untere Diagramme) und durchschnittliche Aktivität der hemmenden Einheit des Kortex (obere Diagramme) in simulierten 20-ms-Zeitschritten als Reaktion auf ungelernte Stimuli (linke Seite) im Vergleich zum Ende einer Reihe von wiederholten Präsentationen (rechte Seite) . Wie bei den Simulationen, bei denen nur eine einzige hemmende Einheit verwendet wurde, waren die exzitatorischen Reaktionen auf beide Stimuli anfangs hoch, aber nach dem Lernen nahmen sie nur als Reaktion auf CS+ zu, was zeigt, dass das Netzwerk die CS0 als weniger relevant behandelt. (B) Gemittelte exzitatorische (links) und gemittelte inhibitorische (rechts) Reaktionen auf CS+ (grün) und CS0 (orange) über die Präsentationen hinweg im Vergleich zu Nicht-Stimulus-Perioden (graue Linie). Das Lernen fand während der ersten 20 Versuche statt, danach erreichten die exzitatorischen Reaktionen auf das CS0 das gleiche Niveau wie die exzitatorischen Reaktionen auf untrainierte Eingaben. Dies war auf erhöhte Hemmreaktionen auf das CS0 in der Hemmpopulation zurückzuführen. (C) Salienzantworten (S(T)) zu CS+ relativ zu CS0 während der Abschlusspräsentationen sowohl für Kontrollbedingungen als auch für Simulationen der inhibitorischen Dysfunktion (Mittelwert ± STD über 30 Modellläufe) aufgetragen. Das Lernen war nur im Modell der inhibitorischen Neuronenplastizität mit inhibitorischer Neuronenunterbrechung beeinträchtigt (W xich ).

S4 Abb. Multiplexte Stimuluskategorie und Relevanzcodes mit mehreren belohnten Stimuli.

(EIN) Diagramm, das ein modifiziertes Modell veranschaulicht, das beide oben beschriebenen Mechanismen für das Relevanzlernen umfasst (auf W xich Synapsen) zusätzlich zu Mechanismen, die einen Ausgabevektor lernen, der Kategorien entspricht, die als Eingabe präsentiert werden (Backpropagation-Algorithmus, der auf die W Eja und W xE Synapsen). Wie die unteren Kästen zeigen, wurden drei von zehn dem Netzwerk präsentierten Stimuli belohnt. (B) Durchschnittliche Reaktionen der exzitatorischen Einheit auf die drei belohnten (grün) und sieben unbelohnten Reize (orange) im Zeitverlauf. Das Netzwerk lernt schnell, stärker auf die belohnten Reize zu reagieren. (C) Leistung des Modells zur Eingabeklassifizierung. Während das Netzwerk lernt, belohnte und unbelohnte Stimuli zu unterscheiden, wird es auch in der Lage, den Ausgabevektor an die Eingabe anzupassen. Die graue Kurve zeigt den Prozentsatz der Präsentationen, bei denen Stimuli richtig klassifiziert wurden, der schnell ansteigt, bevor er ein Plateau erreicht. Die blaue Kurve zeigt die Kreuzentropie, ein Informationsmaß (in natürlichen Informationseinheiten), das auf der Ausgabeaktivitätsverteilung basiert, die umgekehrt zum Erfolg der Eingabeklassifizierung in Beziehung steht.

S5 Abb. Erlernte Irrelevanz – Verlangsamtes Relevanzlernen nach unkorrelierten CS-US-Präsentationen.

(EIN) Durchschnittliche exzitatorische Einheitsreaktionen auf jede Präsentation eines CS in einem erlernten Irrelevanz-Paradigma. Ein Netzwerk (rot) wurde 100 Präsentationen eines CS und eines US ausgesetzt, wobei die CS- und US-Präsentationszeiten aus unabhängigen gleichmäßigen Verteilungen ausgewählt wurden, für eine Gesamtzeit von 800 s. Die CS- und US-Präsentationen dauerten 200 ms. Danach wurden CS und US 100-mal in regelmäßigen Abständen von 5 s gemeinsam gezeigt, wobei das CS dem US 100 ms vorausging. Ein zweites Netzwerk (blau) wurde nur den 100 korrelierten CS-US-Präsentationen gezeigt. Beide Netzwerke durchliefen eine 60-sekündige Anpassungsphase ohne Stimuluspräsentationen. Für diese Simulationen verwendeten wir die gleichen Hyperparameter wie in den Simulationen des „Lernen, zu ignorieren“, mit dem Zusatz von 10 Amygdala-Einheiten, deren Hyperparameter mit denen identisch waren, die in den Simulationen der latenten Hemmung verwendet wurden. Die W xich und W Eja Synapsen wurden bei jedem Zeitschritt aktualisiert. Die gezeigten Daten sind Mittelwerte ± STD aus 20 Simulationen. (B) Durchschnittliche Aktivität der Amygdala-Schicht während jeder CS-Präsentation, für das Netzwerk, dem unkorrelierte CS-US-Präsentationen gefolgt von korrelierten CS-US-Präsentationen (rot) gezeigt wurden, und für das Netzwerk, das nur korrelierte CS-US-Präsentationen gezeigt wurde (blau). Beachten Sie, dass die blaue Kurve eine schnelle Reaktion der Amygdala zeigt, während die rote Kurve einige Versuche braucht, um durchweg höhere Amygdala-Reaktionen zu zeigen.


Abschluss

Dieser Artikel präsentiert einen Überblick über CBL und die potenziellen Vorteile seines Einsatzes in der biochemischen Ausbildung. Es bietet auch prägnante und klare Schritte, um einige der Herausforderungen bei der Gehäusegestaltung zu lindern. Sein Beitrag kann wiederum die Umsetzung von Fällen als pädagogische Hilfsmittel und als Forschungsinstrumente erleichtern. Darüber hinaus hoffen die Autoren, einen Dialog über Standards für die Fallvorbereitung für den naturwissenschaftlichen Unterricht anzustoßen. Dies ist wichtig, da die meisten Autoren, die über die Verwendung von CBL berichten, nicht offenlegen, wie ihre eigenen Fälle entwickelt wurden. Thistlethwaite et al. 39 weisen darauf hin, dass es keine Forschung gibt, die den Prozess untersucht, in dem Fälle vorbereitet und präsentiert werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass ein Mangel an detaillierter Anleitung und Konsens über die Fallvorbereitung die Ausbilder davon abhält, CBL als Lehrmittel in Betracht zu ziehen.

Die aktuelle Evidenz zu CBL stammt aus verschiedenen Forschungsfragen sowie aus unterschiedlichen Stichprobengrößen, Schülerdemografie und Kursniveau. Die veröffentlichten Ergebnisse geben zum größten Teil keine Auskunft über den Schwierigkeitsgrad der implementierten Fälle. Diese Variationen erschweren Vergleiche und die Generierung neuer Beweise. Bisher deuten Evidenz aus systematischen Übersichten und Metaanalysen zu CBL darauf hin, dass die Motivation und Zufriedenheit der Schüler mit diesen Pädagogiken positiv ist. Es gibt starke Indikatoren dafür, dass: (ein) Schüler genießen CBL, (B) Schüler empfinden CBL als eine Verbesserung ihres Lernens und (C) Lehrer unterrichten gerne mit CBL, weil es die Schüler einbezieht. Dies bedeutet, dass sich die meisten Berichte auf Ergebnisse konzentrieren, die weitgehend von den allgemeinen Erfahrungsindikatoren abhängen (d. h. die Schüler fanden die Erfahrung angenehm). Berichtete Erfahrungen basieren jedoch oft auf Anekdoten oder Schülerinterviews. Obwohl solche Rückmeldungen sehr aufschlussreich sind, müssen diese Ergebnisse mit statistisch fundierten Forschungsinstrumenten wie validierten Schüler- und Lehrerfragebögen untermauert werden 117 . Der potenzielle Nutzen von CBL scheint jedoch vielfältig zu sein, seine erfolgreiche Umsetzung im naturwissenschaftlichen Grundstudium und seine Auswirkungen auf Lernansätze bleiben jedoch weitgehend unquantifiziert.

Das Interesse, weg von vorlesungsdominierten Curricula hin zu aktivem Lernen oder hybriden Paradigmen zu wechseln, hat zahlreiche Strategien und konzeptionelle Rahmen hervorgebracht, die disziplinübergreifend verfügbar sind. Derzeit besteht kein Konsens darüber, dass eine einzelne Lehrmethode anderen überlegen ist. Unterschiedliche Methoden bringen Vor- und Nachteile mit sich, die noch nicht so vermessen wurden, dass sie unverzerrt miteinander verglichen werden können. Lundeberg und Yadav117 wiesen darauf hin, dass die Messung in der pädagogischen Forschung nicht so genau ist wie in den Wissenschaften. Quantitative Messungen können Methodik und Forschungsfragen einschränken, daher wird der Evidenzvergleich langsam erstellt. Insgesamt bringt dieser Kontext mehrere Schwierigkeiten mit sich.

Erstens kann CBL dem Lernenden eine direkte und aktive kognitive Erfahrung ermöglichen, aber seine langfristigen Auswirkungen müssen noch gemessen werden. Zweitens fehlt es auch an umfassender Forschung zur Wirksamkeit von CBL gegenüber anderen aktiven Lerntechniken oder traditionellen Vorlesungen. Drittens fehlen Belege für den Erfolg von CBL bei Lehrinhalten. Diese Schwierigkeiten können die Bereitschaft der Dozenten beeinträchtigen, Veränderungen anzunehmen und CBL in ihren Kursen einzuführen. Diese Veränderung impliziert ein neues kognitives Muster gegenüber dem, das durch traditionelle Vorlesungen gefördert wird: eine Verlagerung vom alleinigen Auswendiglernen hin zu dem Bemühen, wissenschaftliche Inhalte zu analysieren, zu synthetisieren und zu bewerten.

In der Literatur herrscht Uneinigkeit über die Definitionen von CBL und PBL. Der vorliegende Aufsatz diskutiert CBL und PBL als Teil eines Spektrums, das Ideen von Heinrichs 40 und Eberlein . folgt et al. 41 basierend auf dem Grad des studentischen Engagements. Es wurde ein klarer Versuch unternommen, die kognitiven Vorteile und die guten Fallmerkmale, die aus aktuell veröffentlichten Evidenzen zusammengestellt wurden, zu integrieren. Genauer gesagt zielen das diskutierte Falldesign und der vorgeschlagene gerichtete CBL-Rahmen darauf ab, eine kognitive Plattform für die Integration und Bewertung biochemischer Konzepte bereitzustellen, die in Vorlesungen und Lehrbüchern vorkommen. Durch den realen Kontext, in dem die Studierenden herausgefordert werden, Störungen biochemischer Pfade als mögliche Ursache für ungewöhnliche Symptome zu betrachten, bieten Fallstudien eine persönlichere Sicht der Biochemie als dynamischer und nicht als statischer Satz von Prinzipien. Die Implementierung von CBL zielt daher darauf ab, das Erlernen von Inhalten sowie Problemlösungs-, kritisches Denken und Kommunikationsfähigkeiten im Bachelor-Biochemiebereich zu erleichtern. Um diese Ziele vollständig zu erreichen, müssen die Dozenten sowohl im Schreiben als auch im Unterrichten mit Fällen geübt sein, was wiederum die Notwendigkeit für die Schüler aufdeckt, sich mit dem Fallstudienansatz vertraut zu machen. Weitere Überprüfungen und primäre Untersuchungen zum Zusammenspiel dieser Elemente sind erforderlich.


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