מֵידָע

האם מיקומו של הקשר הכפול בכלורים מניב פונקציה ביולוגית מובהקת?

האם מיקומו של הקשר הכפול בכלורים מניב פונקציה ביולוגית מובהקת?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

הכלורינים נבדלים במספר הקשרים הכפולים ובמיקומם. לכלורין יש 20 אלקטרונים של פאי, בעוד שלבקטריוכורין ולאיזובקטריכלורין יש 18 אלקטרונים של פי, אך במיקומים שונים.

האם לכלורן, בקטריוכלורין ואיזובקטריוכלורין יש תפקיד ביולוגי מובהק בגלל הבדל הקשר הכפול הזה?


מצאתי רק רמז לכך שאולי זה המקרה בפרסום זה של סינג וחב', בהצהרה

לפורפירינים, כלורינים, בקטריוכלורינים ואיזובקטריוכלורינים לכל אחד יש תכונות פוטו-פיזיקליות ייחודיות. מנוצל על ידי הטבע ויכול לשמש ליישומים מגוונים (1, 2).

אין לי גישה ל"מדריך הפורפירין "(הציטוט הראשון בציטוט למעלה), אך אני חושד שזו תהיה הניחוש הטוב ביותר שלך במציאת מידע נוסף.


התפתחות הגנום של חיידקים פוטוסינתטיים

W. מתיו סאטלי, ווסלי ד. סווינגלי, בקידום במחקר בוטני, 2013

תַקצִיר

הליובקטריות הן חיידקים פוטטרופיים אנאירוביים ואנואוקסגניים, השייכים לפילום Firmicutes. הם נבדלים מפוטוטרופים אנאירוביים אנאוקסגניים אחרים בכך שהם מייצרים פיגמנטים פוטוסינתטיים ייחודיים (בקטריוכלורופיל ז הוא הפיגמנט העיקרי), אין להם יכולת גדילה אוטוטרופית, וכמו קרוביהם הלא-פוטוסינתטיים לקלסטרידיה יש מבנה תאים חיובי לגראם והם מסוגלים לייצר אנדוספורות עמידות בחום. פוטוטרופיה בהליובקטריה מתבצעת באמצעות מרכז תגובה הומודימרי מסוג FeS (type-I) המייצג את המנגנון הפוטוסינתטי הפשוט ביותר הידוע. אנו מציגים כאן סיכום של התכונות האקולוגיות, הפילוגנטיות, הפוטוסינתטיות והפיזיולוגיות המבדילות הליובקטריה מפוטוטרופים אחרים בהתבסס על ניתוח של תכונות ההליובקטריאלי (Heliobacterium modesticaldum זן קרח 1) הגנום. כמו כן נלקחות בחשבון ההשלכות של רכיבי ביוסינתזה פיגמנטיים ומרכיבי המנגנון הפוטוסינתטי ההליובקטריאלי לשאלה המורכבת של מקור ואבולוציה של הפוטוסינתזה.


תַקצִיר

תהליך חמצון השומנים מייצר מערך מגוון של אלדהידים קטנים ותרכובות המכילות קרבוניל, שעלולות להתרחש בצורה חופשית או מתעוותות בתוך פוספוליפידים ואסטרי כולסטרול. אלדהידים אלה נובעים בעיקר מפיצול של שרשראות אסיל שומניות בעקבות חמצון רדיקלי, וניתן לחלק את המוצרים לאלקאנלים, אלקנלים (בדרך כלל α, β-בלתי רוויים), אלקנלים המוחלפים ב- γ ו- bis-aldehydes. איזולבוגלנדינים הם תרכובות די-קרבוניל לא מפוצלות שמקורן ב-H2-איזופרוסטנים וחמצון של חומצת הדוקוזהקסנואית acid-3-שומן מניבים 22 נוירוקטלים פחמיים אנלוגיים. חמצון לא רדיקלי על ידי חומצה היפואלורית יכול לייצר אלדהידים α-chlorofatty מפוספוליפידים פלסמניל. רוב התרכובות הללו מגיבות ובאופן כללי נחשבו למוצרים רעילים של תהליך מזיק. התגובתיות גבוהה במיוחד עבור אלקנים α, β בלתי רוויים, כגון אקרולין וקרוטונלדהיד, ולאלקנלים המוחלפים ב- γ, מתוכם ידועים ביותר 4-הידרוקסי-2-לא אננליים ו -4-אוקסו-2-אננליים. עם זאת, בשנים האחרונות נחקרו כמה אלדהידים שהוזנחו בעבר וגם נמצאו בעלי תגובתיות משמעותית והשפעות ביולוגיות דוגמאות בולטות הן 4-hydroxy-2-hexenal ו- 4-hydroxy-dodecadienal. זה הוביל להתעניינות משמעותית בהשפעות הביולוגיות של כל מוצרי חמצון השומנים הללו ותפקידם במחלות, כולל הצעות כי HNE הוא שליח שני או מולקולת איתות. עם זאת, מתברר שרבות מההשפעות שמעוררות תרכובות אלו נוגעות לנטייה שלהן ליצור אדדוקטים עם קבוצות נוקלאופיליות על חלבונים, DNA ופוספוליפידים ספציפיים. זה מדגיש את הצורך בשיטות אנליטיות טובות, לא רק למוצרי חמצון שומנים חופשיים אלא גם לתוספות המתקבלות עם ביומולקולות. השיטות האינפורמטיביות ביותר הן אלו המשתמשות בהפרדות HPLC וספקטרומטריית מסה, אם כי ניתוח המגוון הרחב של התוספות האפשריות הוא מאתגר מאוד. עם זאת, עדויות להתרחשות של אדדוקטים של אלדהיד שמקורם בשומנים בדגימות ביולוגיות וקליניות הולכות ונבנות, ומציעות תחום מרגש של מחקר עתידי.


פוספוליפידים וממברנות ביולוגיות

איור 2. איור זה מציג פוספוליפיד בעל שתי חומצות שומן שונות, אחת רוויה ואחת בלתי רוויה, המחוברת למולקולת הגליצרול. לחומצת השומן הבלתי רוויה יש קימוט קל במבנה שלה בגלל הקשר הכפול.

טריגליצרידים מסווגים כשומנים פשוטים מכיוון שהם נוצרים רק משני סוגים של תרכובות: גליצרול ו חומצות שומן. לעומת זאת, שומנים מורכבים מכילים לפחות מרכיב אחד נוסף, למשל, קבוצת פוספט (פוספוליפידים) או חלק פחמימה (גליקוליפידים). איור 2 מתאר פוספוליפיד טיפוסי המורכב משתי חומצות שומן הקשורות לגליצרול (א דיגליצריד). שתי שרשראות הפחמן של חומצות השומן יכולות להיות שתיהן רוויות, שתיהן בלתי רוויות, או אחת מכל אחת. במקום מולקולת חומצת שומן נוספת (באשר לטריגליצרידים), עמדת הקישור השלישית על מולקולת הגליצרול תופסת קבוצת פוספט שונה.

המבנה המולקולרי של השומנים גורם להתנהגות ייחודית בסביבות מימיות. איור 1 מתאר את המבנה של א טריגליצריד. מכיוון שכל שלושת התחליפים על עמוד השדרה של הגליצרול הם שרשראות פחמימנים ארוכות, תרכובות אלו אינן קוטביות ואינן נמשכות באופן משמעותי למולקולות מים קוטביות - הן הידרופוביות. לעומת זאת, פוספוליפידים כמו זה שמוצג באיור 2 יש קבוצת פוספטים טעונים שלילי. מכיוון שהפוספט טעון, הוא מסוגל למשיכה חזקה למולקולות מים וכך הוא הידרופילי, או “ אוהבי מים. ” החלק ההידרופילי של הפוספוליפיד מכונה לעתים קרובות ראש קוטבי, 8222 ושרשראות הפחמימנים הארוכות כזנבות לא קוטביות. 8221 מולקולה המציגה חלק הידרופובי. ונאמר על חלק הידרופילי אמפיפטית. שימו לב לייעוד “R ” בתוך הראש ההידרופילי המתואר באיור 2, המציין כי קבוצת ראש קוטבי יכול להיות מורכב יותר מחלק פוספט פשוט. גליקוליפידים הם דוגמאות שבהן פחמימות נקשרות לקבוצות הראש של השומנים.

האופי האמפיפתי של הפוספוליפידים מאפשר להם ליצור מבנים פונקציונליים ייחודיים בסביבות מימיות. כאמור, ראשי הקוטב של המולקולות הללו נמשכים מאוד למולקולות מים, והזנבות הלא קוטביים לא. בגלל אורכיהם הניכרים, הזנבות הללו נמשכים, למעשה, זה לזה. כתוצאה מכך, נוצרות מכלולים יציבים מבחינה אנרגטית בקנה מידה גדול של מולקולות פוספוליפיד שבהן הזנבות ההידרופוביים מתכנסים בתוך אזורים סגורים, המוגנים ממגע עם מים על ידי ראשי הקוטב (איור 3). המבנים הפשוטים ביותר הם מיצלות, מכלולים כדוריים המכילים פנים הידרופובי של זנבות פוספוליפידים ומשטח חיצוני של קבוצות ראש קוטביות. נוצרים ממבנים גדולים ומורכבים יותר שומנים דו-שכבתיים סדינים, או ממברנות יחידה, שהם מכלולים גדולים דו-ממדיים של פוספוליפידים נאסף זנב לזנב. קרומי התא של כמעט כל האורגניזמים עשויים דפים דו-שכבתיים של שומנים, וכך גם הממברנות של רכיבים תאיים רבים. יריעות אלו עשויות גם ליצור כדורים דו-שכבתיים של שומנים שהם הבסיס המבני של שלפוחיות ו ליפוזומים, רכיבים תת -תאיים הממלאים תפקיד בהרבה פונקציות פיזיולוגיות.

איור 3. פוספוליפידים נוטים לסדר את עצמם בתמיסה מימית היוצרים ליפוזומים, מיצלים או גיליונות דו -שכבתיים של שומנים. (קרדיט: שינוי העבודה מאת מריאנה רואיס ויאריאל)

תחשוב על זה


21.3: ליפידים

  • נתרם על ידי OpenStax
  • ביולוגיה כללית ב- OpenStax CNX
  • תאר את ההרכב הכימי של השומנים
  • תאר את המאפיינים הייחודיים והמבנים המגוונים של שומנים
  • השווה והשוואה בין טריאצילגליצרידים (טריגליצרידים) ופוספוליפידים.
  • תאר כיצד משתמשים בפוספוליפידים לבניית ממברנות ביולוגיות.

למרות שהם מורכבים בעיקר מפחמן ומימן, מולקולות השומנים עשויות להכיל גם חמצן, חנקן, גופרית וזרחן. ליפידים משרתים מטרות רבות ומגוונות במבנה ובפונקציות של אורגניזמים. הם יכולים להיות מקור לחומרים מזינים, צורת אחסון של פחמן, מולקולות לאגירת אנרגיה, או רכיבים מבניים של ממברנות והורמונים. שומנים מהווים סוג רחב של תרכובות שונות מבחינה כימית, שהנפוצות שבהן נדונות בחלק זה.

חומצות שומן וטריאצילגליצרידים

חומצות השומן הן שומנים המכילים פחמימנים ארוכי שרשרת המסתיימים בקבוצה פונקציונלית של חומצה קרבוקסילית. מכיוון שרשרת הפחמימנים הארוכה, חומצות שומן הן הידרופוביות (& פחד מים מפחד & rdquo) או לא קוטבי. חומצות שומן עם שרשראות פחמימנים המכילות קשרים בודדים בלבד נקראות חומצות שומן רוויות מכיוון שיש להן את מספר אטומי המימן הגבוהים ביותר האפשריות, ולכן הן רוויות ורווקות עם מימן. חומצות שומן עם שרשראות פחמימנים המכילות קשר כפול אחד לפחות נקראות חומצות שומן בלתי רוויות מכיוון שיש להן פחות אטומי מימן. לחומצות שומן רוויות יש עמוד שדרה פחמן ישר וגמיש, בעוד שלחומצות שומן בלתי רוויות יש "קינקים" בשלד הפחמן שלהן מכיוון שכל קשר כפול גורם לכיפוף נוקשה של שלד הפחמן. הבדלים אלו במבנה חומצת שומן רווי לעומת בלתי רווי מביאים לתכונות שונות של השומנים המקבילים בהם משולבות חומצות השומן. לדוגמה, שומנים המכילים חומצות שומן רוויות הם מוצקים בטמפרטורת החדר, בעוד ששומנים המכילים חומצות שומן בלתי רוויות הם נוזלים.

טריאצילגליצרול, או טריגליצריד, נוצר כאשר שלוש חומצות שומן מקושרות כימית למולקולת גליצרול (איור (PageIndex<1>)). טריגליצרידים הם המרכיבים העיקריים של רקמת השומן (שומן הגוף), והם מרכיבים עיקריים בחלב (שמני העור). הם ממלאים תפקיד מטבולי חשוב, ומשמשים כמולקולות אחסון אנרגיה יעילות שיכולות לספק יותר מכפול מהתוכן הקלורי של הפחמימות והחלבונים כאחד.

איור ( PageIndex <1> ): טריגליצרידים מורכבים ממולקולת גליצרול המחוברת לשלוש חומצות שומן על ידי תגובת סינתזת התייבשות.

הסבירו מדוע חומצות שומן עם שרשראות פחמימנים המכילות רק קשרים בודדים נקראות חומצות שומן רוויות.

פוספוליפידים וממברנות ביולוגיות

טריגליצרידים מסווגים כשומנים פשוטים מכיוון שהם נוצרים משני סוגי תרכובות בלבד: גליצרול וחומצות שומן. לעומת זאת, שומנים מורכבים מכילים לפחות מרכיב נוסף אחד, למשל קבוצת פוספט (פוספוליפידש) או קבוצת פחמימות (גליקוליפידש). איור ( PageIndex <2> ) מתאר פוספוליפיד טיפוסי המורכב משתי חומצות שומן המקושרות לגליצרול (דיגליצריד). שתי שרשראות הפחמן של חומצת השומן עשויות להיות רוויות, שתיהן בלתי רוויות, או אחת מכל אחת. במקום מולקולת חומצת שומן נוספת (כמו לטריגליצרידים), עמדת הקישור השלישית על מולקולת הגליצרול תופסת על ידי קבוצת פוספט שונה.

איור (PageIndex<2>): איור זה מציג פוספוליפיד עם שתי חומצות שומן שונות, אחת רוויה ואחת בלתי רוויה, הקשורים למולקולת הגליצרול. לחומצת השומן הבלתי רוויה יש נקישה קלה במבנה שלה בגלל הקשר הכפול.

המבנה המולקולרי של שומנים מביא להתנהגות ייחודית בסביבות מימיות. איור (PageIndex<1>) מתאר את המבנה של טריגליצריד. מכיוון שכל שלושת התחליפים על עמוד השדרה של גליצרול הינם שרשראות פחמימניות ארוכות, תרכובות אלו אינן קוטביות ולא נמשכות באופן משמעותי למולקולות מים קוטביות והן הן הידרופוביות. לעומת זאת, לפוספוליפידים כמו זה שמוצג באיור ( PageIndex <2> ) יש קבוצת פוספט טעונה שלילית. מכיוון שהפוספט טעון, הוא מסוגל למשוך חזק למולקולות מים ולכן הוא הידרופילי, או אוהב מים. החלק ההידרופילי של הפוספוליפיד מכונה לעתים קרובות ראש קוטבי, ושרשראות הפחמימנים הארוכות כאל-קוטביות. &rdquo מולקולה המציגה חלק הידרופובי וחלק הידרופילי אמורה להיות אמפיפטית. שימו לב לייעוד &ldquoR&rdquo בתוך הראש ההידרופילי המתואר באיור (PageIndex<2>), המצביע על כך שקבוצת ראש קוטבית יכולה להיות מורכבת יותר מחלק פוספט פשוט. גליקוליפידים הם דוגמאות שבהן פחמימות נקשרות לקבוצות השומנים וראשי הסקווה.

האופי האמפטי של פוספוליפידים מאפשר להם ליצור מבנים פונקציונליים ייחודיים בסביבות מימיות. כאמור, ראשי הקוטב של המולקולות הללו נמשכים מאוד למולקולות מים, והזנבות הלא קוטביים לא. בגלל אורכיהם הניכרים, הזנבות הללו נמשכים, למעשה, זה לזה. כתוצאה מכך, נוצרים מכלולים יציבים מבחינה אנרגטית בקנה מידה גדול של מולקולות פוספוליפיד שבהן הזנבות ההידרופוביים מתכנסים בתוך אזורים סגורים, המוגנים ממגע עם מים על ידי ראשי הקוטב (איור ( PageIndex <3> )). המבנים הפשוטים ביותר הם מיצלש, מכלולים כדוריים המכילים פנים הידרופובי של זנבות פוספוליפידים ומשטח חיצוני של קבוצות ראש קוטביות. מבנים גדולים ומורכבים יותר נוצרים מיריעות שומניות דו-שכבתיות, או ממברנות יחידות, שהן מכלולים גדולים ודו-מימדיים של פוספוליפידים המצטברים זנב אל זנב. קרומי התא של כמעט כל האורגניזמים עשויים מגליונות שומנים דו-שכבתיים, וכך גם הקרומים של רכיבים תוך-תאיים רבים. יריעות אלה עשויות גם ליצור כדורים דו-שכבתיים שמהווים את הבסיס המבני של שלפוחיות וליפוזומים, מרכיבים תת-תאיים הממלאים תפקיד בפונקציות פיזיולוגיות רבות.

איור (PageIndex<3>): פוספוליפידים נוטים לסדר את עצמם בתמיסה מימית היוצרים ליפוזומים, מיצלים או יריעות דו -שכבתיות של שומנים. (קרדיט: שינוי העבודה מאת מריאנה רואיס ויאריאל)

כיצד האופי האמפיפתי של הפוספוליפידים משמעותי?

איזופרנואידים וסטרולים

האיזופרנואידים הם שומנים מסועפים, המכונים גם טרפנואידים, הנוצרים על ידי שינויים כימיים במולקולת האיזופרן (איור ( PageIndex <4> )). ליפידים אלה ממלאים מגוון רחב של תפקידים פיזיולוגיים בצמחים ובבעלי חיים, עם שימושים טכנולוגיים רבים כמו תרופות (קפסאיצין), פיגמנטים (כגון, בטא קרוטן תפוז, קסנטופילים), וניחוחות (כגון מנטול, קמפור, לימונן [ניחוח לימון], ופינן [ניחוח אורן]). איזופרנואידים ארוכי שרשרת מצויים גם בשמנים הידרופוביים ובשעוות. שעווה בדרך כלל עמידה במים וקשה בטמפרטורת החדר, אך היא מתרככת בחימום ומתנוזלת אם מתחממות כראוי. בבני אדם, ייצור השעווה העיקרי מתרחש בתוך בלוטות החלב של זקיקי השיער בעור, וכתוצאה מכך נוצר חומר המופרש בשם חלב, המורכב בעיקר מטריאצילגליצרול, אסטרים משעווה ופחמן הפחמימני. ישנם חיידקים רבים במיקרוביוטה על העור הניזונים משומנים אלה. אחד החיידקים הבולטים הניזונים משומנים הוא Propionibacterium acnes, העושה שימוש בשומני העור והרסקוס ליצירת חומצות שומן קצרות שרשרת ומעורב בייצור אקנה.

איור (PageIndex<4>): מולקולות איזופרן של חמישה פחמן עוברות שינוי כימי בדרכים שונות כדי להניב איזופרנואידים.

סוג אחר של שומנים הם סטרואידיםש, מבנים מורכבים וטבעתיים שנמצאים בממברנות התא חלקם מתפקדים כהורמונים. הסוגים הנפוצים ביותר של סטרואידים הם סטרולש, שהם סטרואידים המכילים קבוצת OH. אלו הן בעיקר מולקולות הידרופוביות, אך יש להן גם קבוצות הידרופיליות הידרופיליות. הסטרול הנפוץ ביותר שנמצא ברקמות בעלי חיים הוא כולסטרול. המבנה שלו מורכב מארבע טבעות בעלות קשר כפול באחת הטבעות, וקבוצת הידרוקסיל במיקום ההגדרה של סטרול. תפקידו של הכולסטרול הוא לחזק את קרומי התאים באאוקריוטים ובחיידקים ללא דפנות תאים, כגון מיקופלזמה. פרוקריוטים בדרך כלל אינם מייצרים כולסטרול, למרות שחיידקים מייצרים תרכובות דומות הנקראות הופנואידים, שהן גם מבנים מרובי צמחים המחזקים את ממברנות החיידקים (איור ( PageIndex <5> )). פטריות וחלק מהפרוטוזואה מייצרות תרכובת דומה הנקראת ארגוסטרול, המחזקת את קרום התא של אורגניזמים אלה.

איור ( PageIndex <5> ): כולסטרול והופאן (תרכובת הפנואידית) הן מולקולות המחזקות את מבנה קרומי התא באוקריוטים ובפרוקריוטים, בהתאמה.

ליפוזומים

סרטון זה מספק מידע נוסף על פוספוליפידים וליפוזומים.

כיצד משתמשים באיזופרנואידים בטכנולוגיה?

קרם הלחות שרשם רופא פני & rsquos היה קרם סטרואידים מקומי המכיל הידרוקורטיזון. הידרוקורטיזון היא צורה סינתטית של קורטיזול, הורמון קורטיקוסטרואידים המיוצר בבלוטת יותרת הכליה, מכולסטרול. כאשר נמרח ישירות על העור, הוא יכול להפחית דלקת ולהקל באופן זמני על גירויים קלים בעור, גירוד ופריחה על ידי הפחתת הפרשת היסטמין, תרכובת המיוצרת על ידי תאי מערכת החיסון בתגובה לנוכחות פתוגנים או חומרים זרים אחרים. מכיוון שהיסטמין מעורר את הגוף והתגובה הדלקתית של הגוף, יכולתו של הידרוקורטיזון להפחית את הייצור המקומי של היסטמין בעור מדכאת ביעילות את המערכת החיסונית ומסייעת בהגבלת דלקות ותסמינים נלווים כגון גירוד (גירוד) ופריחות.

האם קרם הקורטיקוסטרואידים מטפל בגורם לפריחה של פני & רסקוס, או רק בסימפטומים?

מושגי מפתח וסיכום

  • שומנים מורכבים בעיקר מפחמן ומימן, אך הם יכולים להכיל גם חמצן, חנקן, גופרית וזרחן. הם מספקים חומרים מזינים לאורגניזמים, אוגרים פחמן ואנרגיה, ממלאים תפקידים מבניים בממברנות ומתפקדים כהורמונים, תרופות, ניחוחות ופיגמנטים.
  • חומצות שומן הן פחמימנים ארוכי שרשרת עם קבוצה פונקציונלית של חומצה קרבוקסילית. שרשראות הפחמימנים הארוכות יחסית שלהן מייצרות אותן הידרופובי. חומצות שומן ללא קשרים כפולים הן רָווּי אלה עם קשרים כפולים הם בלתי רווי.
  • חומצות שומן מתחברות כימית לגליצרול ליצירת שומנים חיוניים מבחינה מבנית כגון טריגליצרידים ו פוספוליפידים. הטריגליצרידים מכילים שלוש חומצות שומן המחוברות לגליצרול ומניבות מולקולה הידרופובית. פוספוליפידים מכילים הן שרשראות פחמימנים הידרופוביים והן קבוצות ראש קוטביות, מה שהופך אותן אמפיפטיתומסוגלים ליצור מבנים בקנה מידה גדול ופונקציונלי ייחודי.
  • ממברנות ביולוגיות הן מבנים בקנה מידה גדול המבוסס על דו-שכבות פוספוליפידים המספקות משטחים חיצוניים ופנימיים הידרופיליים המתאימים לסביבות מימיות, המופרדות על ידי שכבה הידרופובית מתערבת. דו שכבות אלה מהווים את הבסיס המבני של ממברנות התא ברוב האורגניזמים, כמו גם רכיבים תת -תאיים כגון שלפוחית.
  • איזופרנואידים הם שומנים שמקורם במולקולות איזופרן בעלות תפקידים פיזיולוגיים רבים ומגוון יישומים מסחריים.
  • שעווה היא איזופרנואיד שרשרת ארוכה שבדרך כלל עמידה במים דוגמה לחומר המכיל שעווה הוא חלב, המיוצר על ידי בלוטות החלב בעור. סטֵרֵאוֹדִים הם ליפידים בעלי מבנים מורכבים, טבעתיים, המתפקדים כמרכיבים מבניים של ממברנות התא וכהורמונים. סטרולים הם תת-סיווג של סטרואידים המכילים קבוצת הידרוקסיל במיקום ספציפי באחת מטבעות המולקולה ודוגמה אחת היא כולסטרול.
  • חיידקים מייצרים הופנואידים, הדומים מבחינה מבנית לכולסטרול, לחיזוק ממברנות החיידקים. פטריות ופרוטוזואה מייצרות חומר חיזוק הנקרא ארגוסטרול.

האם מיקומו של הקשר הכפול בכלורים מניב פונקציה ביולוגית מובהקת? - ביולוגיה

ג'יימס ריצ'רד פרום

בכימיה האורגנית, קבוצות פונקציונליות הן קבוצות ספציפיות של אטומים בתוך מולקולות, שאחראיות לתגובות הכימיות האופייניות של אותן מולקולות. אותה קבוצה פונקציונלית תעבור תגובה כימית זהה או דומה, ללא קשר לגודל המולקולה שהיא חלק ממנה.

במולקולות אורגניות, האטומים מקושרים באמצעות קשרים קוולנטיים. מולקולות אורגניות הן בדרך כלל גדולות ועשויות להיות מורכבות, הכרוכות בקשרים רבים כאלה. לתרכובות אנאורגניות יש מבנה פשוט בהרבה מבחינת מספר, אך לא בהכרח סוג, של קשרים. במולקולות אורגניות, בקירוב ראשון, אנו עשויים לומר שקשר אחד אינו משפיע על אחר. לפיכך אטום כמו אטום כלור, -Cl, או קבוצת אטומים כמו קבוצת האלכוהול, -OH, בקצה אחד של מולקולה יתנהגו כימית באותו האופן כמעט ללא קשר למולקולה שאליה היא נמצאת קוולנטית. מְצוֹרָף. הרעיון של אטומים עצמאיים או עצמאיים למחצה או קבוצות אטומים על אותה מולקולה הוא מרכזי בהבנה המודרנית שלנו לגבי הכימיה האורגנית. זה נקרא המושג של קבוצות פונקציונליות. המינוח של תרכובות אורגניות, כמו רוב שאר ההבנה שלנו לגבי תגובות של תרכובות אורגניות, מבוסס על הרעיון של קבוצות פונקציונליות.

קבוצות פונקציונליות מורכבות מאטום אחד או יותר, והן יכולות להיות אטומים של יסודות זהים או שונים. המולקולה האורגנית הפשוטה ביותר היא פחמן אחד המקושר קוולנטית לארבעה מימנים, CH4. תרכובת זו, גז, נקראת מתאן ומהווה מרכיב מרכזי בגז טבעי. כדי שכל קבוצה פונקציונלית אחרת תוכל להצמיד את עצמה למתאן, יש להסיר מימן אחד ולחבר את הקבוצה הפונקציונלית השנייה במקומו. תהליך זה נקרא החלפה של הקבוצה הפונקציונלית.

העיקרון המשמש הוא שתרכובות אורגניות נקראות ומוכרות בדרך כלל כתרכובות מוחלפות של פחמן ומימן, והחלפה היא של קבוצה פונקציונלית של מימן אחד או יותר. התרכובות הפשוטות ביותר של פחמן ומימן הן אלקנים, ואחריו ה אלקנס ו אלקינים.

אם אטום כלור מוחלף על מתאן, התרכובת המיוצרת היא כלורומתאן.

שילוב שמות הקבוצות הפונקציונליות עם שמות האלקנים האב יוצר מנומלטורה שיטתית עוצמתית לשמות תרכובות אורגניות. האטומים שאינם מימן של קבוצות תפקודיות קשורים תמיד זה לזה ועם שאר המולקולה על ידי קשרים קוולנטיים. כאשר קבוצת האטומים קשורה לשאר המולקולה בעיקר על ידי כוחות יוניים, הקבוצה מכונה בצורה נכונה יותר יון פוליאטומי או יון מורכב. וכל אלו נקראים רדיקלים, במשמעות המושג קיצוני שקודם לרדיקל החופשי.

הפחמן הראשון אחרי הפחמן שמתחבר לקבוצה התפקודית נקרא אלפא פחמן.

קבוצות פונקציונליות מחוברות לעמוד השדרה הפחמן של מולקולות אורגניות. הם קובעים את המאפיינים והתגובתיות הכימית של מולקולות. קבוצות פונקציונאליות הרבה פחות יציבות מאשר עמוד השדרה הפחמני והן צפויות להשתתף בתגובות כימיות. שש קבוצות פונקציונליות ביולוגיות נפוצות הן מימן, הידרוקסיל, קרבוקסיל, אמינו, פוספט ומתיל.

להלן רשימה של קבוצות פונקציונליות נפוצות. בנוסחאות, הסמלים R ו- R 'בדרך כלל מציינים שרשרת צדדית של פחמימנים בכל אורך, אך לפעמים הם יכולים להתייחס לכל קבוצת אטומים.

הלואלקנים (ידוע גם כ הלוגן אלקנים) הם קבוצה של תרכובות כימיות, המורכבות מאלקנים, כגון מתאן או אתאן, עם הלוגן אחד או יותר מקושר, פלואור, כלור, ברום או יוד, היוצרים הליד אורגני. המשפחה הידועה ביותר בקבוצה זו היא כלורופלו -פחמימנים (CFC). להלואלקנים יש את הנוסחה הכללית R-X כאשר R- מייצג קבוצת אלקיל או אריל כלשהי ו-X מייצג את אחד מבני משפחת ההלוגנים: פלואור, כלור, ברום ו/או יוד.

א כּוֹהֶל קבוצה פונקציונלית היא קבוצת הידרוקסיל הקשורה לפחמן משולב. ניתן להתייחס אליו כנגזרת של מים, כאשר קבוצת אלקיל מחליפה את אחד המימנים. אם יש קבוצת אריל במקום אלקיל, התרכובת נקראת בדרך כלל פנול ולא אלכוהול. כמו כן, אם קבוצת ההידרוקסיל קשורה לאחד מהפחמנים המוכלאים של קבוצת אלקניל, התרכובת מכונה אנול. לחמצן באלכוהול יש זווית קשר של בסביבות 109 c (104 במים), ושני זוגות אלקטרונים לא קשורים.

א אלדהיד היא תרכובת אורגנית המכילה קבוצת קרבוניל סופנית. קבוצה פונקציונלית זו, המורכבת מאטום פחמן המחובר לאטום מימן ומקושרת כפול לאטום חמצן (נוסחה כימית O = CH-), נקראת קבוצת אלדהיד. קבוצת האלדהיד נקראת גם קבוצת אלדו, פורמיל או מתנויל. המילה אלדהיד נראה שנבע מ אלקוהול מייבשרוגנדה.

אֶתֶר הוא השם הכללי לסוג תרכובות כימיות המכילות אטום חמצן המחובר לשתי קבוצות אלקיל (מוחלפות). דוגמה טיפוסית היא הממס וההרדמה, דיאתיל אתר, המכונה בדרך כלל "אתר", (אתוקסיאתאן, CH3-CH2-O-CH2-CH3).

קטונים הן הקבוצה הפונקציונלית המתאפיינת בקבוצת קרבוניל (O = C) המקושרת לשני אטומי פחמן אחרים או תרכובת המכילה קבוצה פונקציונלית זו. קטון יכול להיות מיוצג בדרך כלל על ידי הנוסחה: R1(CO) ר2.

פחמן קרבוניל המחובר לשני אטומי פחמן מבדיל קטונים מחומצות קרבוקסיליות, אלדהידים, אסטרים, אמידים ותרכובות אחרות המכילות חמצן. הקשר הכפול של קבוצת הקרבוניל מבדיל קטונים מאלכוהולים ואתרים. הקטון הפשוט ביותר הוא אצטון, דימתיל קטון או פרופנון.

חומצות קרבוקסיליות הן חומצות אורגניות המאופיינות בנוכחות א קבוצת קרבוקסיל, בעל הנוסחה -C(=O)OH, כתוב בדרך כלל -COOH או -CO2H. חומצות קרבוקסיליות הן חומצות ברונסטד — הן תורמות פרוטונים. מלחים ואניונים של חומצות קרבוקסיליות נקראים קרבוקסילטים.

הסדרה הפשוטה ביותר של חומצות קרבוקסיליות הן חומצות אלקניות, R-COOH, כאשר R הוא מימן או קבוצת אלקיל. לתרכובות יכולות להיות גם שתי קבוצות חומצה קרבוקסילית או יותר לכל מולקולה.

אסטרים הם תרכובות אורגניות בהן קבוצה אורגנית מאלכוהול (מסומלת על ידי ר ') מחליף אטום מימן בקבוצת ההידרוקסיל של חומצה אורגנית. חומצות אורגניות הן מולקולות בעלות קבוצת -OH ממנה המימן (H) יכול להתנתק כיון H +. האסטרים הנפוצים ביותר הם אסטרים של קרבוקסילטים, כאשר החומצה המדוברת היא חומצה קרבוקסילית.

אסטרים מיוצרים על ידי תגובה הפיכה בין אלכוהול לחומצה קרבוקסילית הגורמת לאובדן מים ולהיווצרות אסטר:

אלכוהול + אסטר חומצה קרבוקסילית + מים

אסטרים נקראים כנגזרות של החומצה הקרבוקסילית שממנה הם נוצרים. עיבוי של חומצה אתנואית עם מתנול יפיק מתיל אתנואט. תגובות האסטריפיקציה הן בדרך כלל הפיכות בקלות על ידי הוספת מים. התגובה ההפוכה נקראת הידרוליזה של האסטר ומתמשכת בנוכחות בסיס מימי.

תגובת עיבוי ליצירת אסטר נקראת איסטורציה. אסטרפיזציה יכולה להיות זרז על ידי נוכחותם של יוני H +. חומצה גופרתית משמשת לעתים קרובות כזרז לתגובה זו.

אמינים הם תרכובות אורגניות שהקבוצה התפקודית שלה מכילה חנקן כאטום המפתח. אמינים מבחינה מבנית דומים לאמוניה, כאשר אטום מימן אחד או יותר מוחלפים על ידי תחליפים אורגניים כגון קבוצות אלקיל וארילים. חריג חשוב לכלל זה הוא שתרכובות מסוג RC(O)NR2, כאשר C (O) מתייחס לקבוצת קרבוניל, נקראים אמידות ולא אמינים. לאמידים ולאמינים יש מבנים ותכונות שונות, ולכן ההבחנה חשובה מבחינה כימית. קצת מבלבלת העובדה שאמינים שבהם קבוצת N-H הוחלפה בקבוצת N-M (M = מתכת) נקראים גם אמידים. כך (CH3)2NLi הוא ליתיום דימתילמיד.

  • קבוצת קרבוניל (C=O) המקושרת לאטום חנקן (N), או תרכובת המכילה קבוצה פונקציונלית זו או
  • סוג מסוים של אניון חנקן.

Amides הם היציבים ביותר מבין כל הקבוצות הפונקציונליות של הקרבוניל.

א אמינו מיוצג על ידי שני NH2 ו-Carboxyl (COOH)

ניטרוסו מתייחס לקבוצה פונקציונלית בכימיה אורגנית בעלת הנוסחה הכללית R-N = O. ניתן להכין תרכובות ניטרוסו על ידי הפחתת תרכובות ניטרו או על ידי חמצון של הידרוקסילמינים. דוגמה טובה היא (CH3)3CNO, המכונה רשמית 2-מתיל-2-ניטרוסופרופאן.

תרכובות אזו התייחסו לתרכובות כימיות הנושאות את הקבוצה הפונקציונלית R-N = N-R ', בהן R ו- R' יכולים להיות אלקיל או אריל. קבוצת N=N נקראת אזו או דימיד.

R-N = N-R '
Azo Functional Group 4-hydroxyphenylazobenzene

רבות מהנגזרות היציבות יותר מכילות שתי קבוצות ארילים עקב דה-לוקליזציה של האלקטרונים. מקור השם אזו אזוטה, שם ישן של חנקן שמקורו בצרפתית ומקורו ביוונית א (לא) + זואי (לחיות).

תרכובות ניטרו הם תרכובות אורגניות המכילות קבוצה פונקציונלית של ניטרו אחת או יותר (-NO2). לעתים קרובות הם נפיצים מאוד זיהומים שונים או טיפול לא נכון יכול בקלות לעורר פירוק אקסותרמי אלים.

תרכובות ניטרו ארומטיות מסונתזות בדרך כלל על ידי פעולה של תערובת של חומצות חנקן וגופרית על מולקולה אורגנית מתאימה. כמה דוגמאות לתרכובות כאלה הן טריניטרופנול (חומצה פיקרית) וטריניטרוטולואן (TNT).

א ניטריל הוא כל תרכובת אורגנית בעלת קבוצה פונקציונלית -CN. בקבוצת -CN, אטום הפחמן ואטום החנקן מחוברים משולשים. הקידומת ציאנו- משמש במינוח כימי לציון קיומה של קבוצת ניטריל במולקולה. יון ציאניד הוא יון שלילי עם הנוסחה CN - . לעיתים, פחות נכון, נקראת קבוצת -CN כ- קבוצת ציאניד אוֹ קבוצת ציאנו ותרכובות איתם מכונים לפעמים ציאנידים. ניטרילים לפעמים משחררים את יון ה- CN - ציאניד הרעיל ביותר.

א אני שלי היא קבוצה פונקציונלית או תרכובת כימית המכילה קשר כפול פחמן-חנקן. אימאנים, בשל תגובתיותם המגוונת, הם מצעים נפוצים במגוון רחב של טרנספורמציות. ניתן לסנתז אמין על ידי תוספת נוקלאופילית של אמין לקטון או לאלדהיד הנותנת למיאמי -C (OH) (NHR) - ואחריו חיסול של מים להפקת האמין.

ה ציאנט יון הוא אניון המורכב מאטום חמצן אחד, אטום פחמן אחד ואטום חנקן אחד, [OCN] - , בסדר זה, ובעל יחידה אחת של מטען שלילי, הנישאת בעיקר על ידי אטום החנקן. מבנה הציאנט יכול להיחשב להדהד.

א איזוציאניד (נקרא גם an איזוניטריל הוא תרכובת אורגנית עם הקבוצה הפונקציונלית R-NC. פונקציונליות ה- CN מחוברת לשבר האורגני באמצעות אטום החנקן, לא באמצעות פחמן כפי שנמצא בחנקות איזומריות, בעלות הקישוריות R-CN. מכאן הקידומת iso. חנקן ופחמן מחוברים באמצעות קשר משולש עם מטען חיובי על חנקן ומטען שלילי על פחמן.

קבוצה פונקציונלית איזוציאניד/איזוניטריל

איזוציאנט היא הקבוצה הפונקציונלית של האטומים –N = C = O (1 חנקן, 1 פחמן, 1 חמצן), אין להתבלבל עם הקבוצה התפקודית של הציאנט (ראה לעיל).

קבוצה פונקציונלית של איזוציאניאט

חמצן אורגני הן תרכובות אורגניות המכילות את הקבוצה הפונקציונלית פרוקסיד (ROOR'). אם ה- R 'הוא מימן, התרכובת נקראת הידרופרוקסיד אורגני. פרסטרים בעלי מבנה כללי RC (O) OOR.

הקשר O-O נשבר בקלות ויוצר רדיקלים חופשיים בצורה RO-. זה הופך פרוקסידים אורגניים לשימושיים כזרזים לסוגים מסוימים של פילמור.

קבוצה פונקציונלית של חמצן אורגני

א תיול/מרקפטן הוא תרכובת המכילה את הקבוצה הפונקציונלית המורכבת מאטום גופרית ואטום מימן (-SH). בהיותה אנלוגי הגופרית של קבוצת אלכוהול (-OH), קבוצה פונקציונלית זו מכונה או כאל א קבוצת תיול או א קבוצת סולפידריל. ליונים thiolate יש צורה R -S -. אניונים כאלה מתעוררים בטיפול בתיולים עם בסיס.

תאול או קבוצת מרפטן פונקציונלית

א תיאותר/סולפיד היא קבוצה פונקציונלית בעלת המבנה R 1 -S -R 2. בדומה לתרכובות רבות אחרות המכילות גופרית, גם לאתות נדיפות יש ריחות רעים.

תאיאתר דומה ל- אֶתֶר אלא שהוא מכיל אטום גופרית במקום החמצן. מכיוון שחמצן וגופרית שייכים לקבוצת החלקוגנים בטבלה המחזורית, התכונות הכימיות של האתרים והתיאתרים חולקים כמה נקודות משותפות. קבוצה פונקציונלית זו חשובה בביולוגיה, בעיקר בחומצת האמינו מתיונין וביוטין הקופקטור.

בכימיה אורגנית , "סולפיד" מתייחס בדרך כלל להצמדה C-S-C, אם כי המונח thioether פחות מעורפל. לדוגמה, התיאו -דימתיל גופרתי הוא CH3-S-CH3. לפוליפנילן סולפיד יש את הנוסחה האמפירית C6ח4S. לעתים המונח סולפיד מתייחס למולקולות המכילות את הקבוצה הפונקציונלית -SH. לדוגמה, מתיל גופרתי יכול להיות CH3-ש. המתאר המועדף עבור תרכובות המכילות SH כאלה הוא תיול אוֹ מרקפן, כלומר מתאניול או מתיל מרקפטן.

קבוצה פונקציונלית תיאותר/סולפיד

דיסולפידים - קשר דיסולפיד הוא קשר קוולנטי יחיד הנגזר מצימוד של קבוצות תיול. ההצמדה נקראת גם קשר SS או גשר דיסולפיד. הקישוריות הכוללת היא אפוא C-S-S-C. הטרמינולוגיה משמשת כמעט אך ורק בביוכימיה, כימיה ביו -אורגנית וביו -אורגנית. רשמית החיבור נקרא פרסולפיד, באנלוגיה לחמצן (R-O-O-R), אך טרמינולוגיה זו נדירה.

שלושה אטומי גופרית הקשורים בנפרד ברצף נקראים לפעמים קשר טריסולפיד, אם כי יש למעשה שני קשרים S-S. קשרי דיסולפיד נוצרים בדרך כלל מחמצון של קבוצות סולפידריל (-SH).

קבוצה פונקציונלית של דיסולפיד

חומצות גופרית הם חומצות אוקסי -גופרית בעלות מבנה כללי RSOH, כאשר R אינו מימן. עד לאחרונה, חומצות סולפן נחשבו בלתי יציבות מכדי להתקיים בשום דבר מלבד מצבי מעבר ביניים של תגובות ביו-מולקולריות. מחקרים הראו, עם זאת, שחלבונים מסוימים מסתמכים על מנגנוני הסולפנאט הללו כדי למלא תפקיד רגולטורי חשוב במבנה ובתפקוד של חלבונים אלה.

קבוצת חומצה גופרית תפקודית

חומצות סולפיניות הן חומצות אוקסואציות של גופרית בעלות המבנה RSO(OH).

קבוצת תפקוד חומצה סולפינית

חומצה סולפונית היא חומצה היפותטית בעלת נוסחה HS (= O)2-אה. תרכובת זו היא טאוטומר של חומצה גופרית HO-S (= O) -OH, אך פחות יציבה, וסביר להניח שהיא תמיר לזה מהר מאוד אם תיווצר. למרות שתרכובת זו אינה חשובה, ישנן תרכובות נגזרות רבות, עם נוסחה ר-S(=O)2-OH למגוון ר. אלה עלולים ליצור מלחים או אסטרים, הנקראים סולפונטים.

חומצות סולפוניות הן מחלקה של חומצות אורגניות עם הנוסחה הכללית RSO3ח, איפה ר היא בדרך כלל שרשרת צדדית של פחמימנים. חומצות סולפוניות הן בדרך כלל חומצות חזקות בהרבה מהמקבילות הקרבוקסיליות שלהן, והן בעלות הנטייה הייחודית להיקשר לחלבונים ופחמימות באופן הדוק ביותר שצבעי הכביסה הן חומצות סולפוניות (או שיש בהן את קבוצת הסולפוניל הפונקציונלית) מסיבה זו. הם משמשים גם כזרזים וחומרי ביניים למספר מוצרים שונים. מלחי חומצה סולפונית (סולפונטים) חשובים כחומרי ניקוי, ותרופות הסולפה האנטיבקטריאליות הן גם נגזרות חומצה סולפונית. הדוגמא הפשוטה ביותר היא חומצה מתנסולפונית, CH3לכן2OH, מגיב בשימוש קבוע בכימיה אורגנית. ע'חומצה טולואנסולפונית היא גם מגיב חשוב.

שימו לב ש חומצות סולפוניות ו סולפונטים הם מקבילים ל חומצות קרבוקסיליות ו קרבוקסילטים בשני המקרים, -C(=O)- מוחלף ב-S(=O)2-. תכונות כימיות דומות גם כן, אם כי חומצות סולפוניות הן לעתים קרובות חומצות חזקות אפילו יותר מחומצות קרבוקסיליות, המימן קל יותר להשאיר מאשר ברוב התרכובות, והן יוצרות בקלות אסטרים.

חומצה סולפונית וקבוצות פונקציונאליות של סולפונט, -SO2אה ו -SO2O-, נמצאים בתרכובות כימיות רבות, למשל. חומרי ניקוי וצבעים מסוימים וכן בשרפים להחלפת קטיונים חומציים מאוד.

קבוצה פונקציונלית של חומצה סולפונית

סולפט אסתר - אסטר דומה לאסטר שנוצר מחומצה קרבוקסילית למעט הפחמן (C) של קבוצת הקרבוקסיל (COO) מוחלף באטום גופרית (S).

קבוצת פונקציונליות סולפונט אסתר

א סולפוקסיד/סולפיניל מכיל א סולפיניל קבוצה פונקציונלית המחוברת לשני אטומי פחמן. הנוסחה המבנית הכללית היא R - S (= O) - R - כאשר R ו- R 'הן הקבוצות האורגניות. סולפוקסידים יכולים להיחשב כסולפידים מחומצנים. סולפוקסיד נפוץ הוא DMSO.

קבוצה פונקציונלית סולפיניל, R - S(=O) - R Alliin, דוגמה לסולפטוקסיד המופיע בטבע.

א סולפון/סולפוניל מכיל קבוצה פונקציונלית סולפוניל המחוברת לשני אטומי פחמן. אטום הגופרית המרכזי קשור פעמיים לחמצן ויש לו שני תחליפים פחמימנים נוספים. הנוסחה המבנית הכללית היא R - S (= O)2 - R כאשר R ו-R' הן הקבוצות האורגניות. סולפון נפוץ הוא sulfolane C4ח8לכן2.

קבוצת פונקציונליות סולפוניל, R - S (= O)2 - ר '

פוספין הוא השם הנפוץ של זרחן הידריד (PH3), הידוע גם בשם IUPAC פוספן ומדי פעם, פוספמין. זהו גז חסר צבע ודליק עם נקודת רתיחה של -88 C בלחץ סטנדרטי. פוספין טהור הוא ללא ריח, אך לפוספין בדרגה קווטכנית יש ריח לא נעים במיוחד כמו שום או דגים נרקבים, בשל נוכחותם של פוספין ודיפוספין (P2ח4). פוספינים הם גם קבוצה של פוספינים מוחלפים, עם מבנה R3P, שבו קבוצות פונקציונליות אחרות מחליפות מימנים. הם חשובים בזרזים שבהם הם מורכבים ליוני מתכת שונים.

תחמוצת פוספין, תרכובות אורגנו -זרחן עם הנוסחה - OPR3. פוספינים הם לרוב רגישים לאוויר, ולעתים קרובות מתחמצנים לתחמוצות פוספין באחסון ממושך.

פוספורנים הן קבוצות פונקציונאליות בכימיה עם זרחן פנט -וולנטי. יש לו את המבנה הכללי יחסי ציבור5. תרכובת האב היא הלא יציבה זרחן PH5.

פוספיניט, תרכובות אורגנו -זרחן עם הנוסחה P (OR) R2.

פוספוניט, תרכובות אורגנו -זרחן עם הנוסחה P (OR)2ר.

פוספיט משמש לפעמים למשמעות אסטר פוספיט, תרכובת זרחן אורגנית עם הנוסחה P(OR)3. ה יון פוספיט (PO3 3- ) הוא יון פוליאטומי בעל אטום מרכזי זרחן. הגיאומטריה שלה היא פירמידית טריגונלית. מלחי פוספיט רבים, כגון אמוניום פוספיט, הם מסיסים במים מאוד.

פוספינאט, תרכובות אורגנו -זרחן עם הנוסחה OP (OR) R2.

פוספונטים אוֹ חומצות פוספוניות הן תרכובות אורגניות המכילות C-PO(OH) אחד או יותר2 או C-PO(OR)2 (עם R=alkyl, aryl) קבוצות. ביפוספונטים סונתזו לראשונה בשנת 1897 על ידי פון באייר והופמן. דוגמה לביספוספונט כזה היא HEDP. מאז עבודתו של שוורצנבאך בשנת 1949, חומצות פוספוניות ידועות כסוכני לימון יעילים. החדרת קבוצת אמין למולקולה לקבלת -NH2-C-PO(OH)2 מגביר את יכולות קישור המתכת של הפוספונט. דוגמאות לתרכובות כאלה הן NTMP, EDTMP ו DTPMP. הפוספונטים הנפוצים הללו הם אנלוגי המבנה לאמינופוליקרבוקסילטים הידועים NTA, EDTA ו DTPA. היציבות של מתחמי המתכת עולה עם מספר הולך וגדל של קבוצות חומצה פוספונית. הפוספונטים מסיסים מאוד במים ואילו החומצות הפוספוניות מסיסות רק במשורה. הפוספונטים אינם נדיפים ומסיסים בצורה גרועה בממיסים אורגניים.

פוֹספָט הוא גם תרכובות אורגנו -זרחן עם הנוסחה OP (OR)3. פוספטים אורגניים נמצאים לרוב בצורה של אדנוזין פוספטים, (AMP, ADP ו ATP) ובתוך DNA ו RNA וניתן לשחרר אותו על ידי הידרוליזה של ATP אוֹ ADP. תגובות דומות קיימות עבור שאר הדיפוספטים והטריפוספטים הנוקלאוזידים. פוספואנהידריד מתחבר ADP ו ATP, או דיפוספטים נוקלאוזיד אחרים וטריפוספטים, מכילים כמויות אנרגיה גבוהות המעניקות להם את תפקידם החיוני בכל האורגניזמים החיים. הם מכונים בדרך כלל פוספט בעל אנרגיה גבוהה, וכך גם הפוספגנים ברקמת השריר. לתרכובות כגון פוספינים מוחלפים יש שימושים בכימיה אורגנית אך נראה שאין להם עמיתים טבעיים. בכימיה האורגנית, פוספט, או אורגנופוספט, הוא אסטר של חומצה זרחתית.

דיפוספן היא מולקולה שיש לה קשר כפול זרחן-זרחן, המסומן על ידי R-P=P-R'. דיפוספנים הם אנלוגים כבדים יותר של תרכובות אזו.

בשנת 1877, H. K hler ו-A. Michaelis דיווחו על בידוד של תרכובת שנחשבה כאנלוג הזרחן של אזובנזן, "Ph-P=P-Ph", אך מאוחר יותר התברר שהיא שגויה.

בשנת 1981 דיווח מסאקי יושיפוג'י על הדיפוספן היציב הראשון, המייצב קינטית על ידי שני תחליפים מגושמים מאוד המחוברים לאטומי הזרחן. דיפוספנים רבים אחרים עם מגוון תחליפים סונתזו ומאופיינים מבחינה מבנית. בנוסף, ישנם מספר מתחמי מתכת מעבר בהם הדיפוספן מתנהג כתורם קצה באמצעות אטום זרחן אחד או שניהם.

פוספאזנים הם כל סוג של תרכובות כימיות שבהן אטום זרחן מקושר באופן אוברנטי לאטום חנקן על ידי קשר כפול ושלושה אטומים או רדיקלים אחרים על ידי קשרים בודדים. שתי דוגמאות הן הקסכלורופוספאזן וביס(טריפנילפוספין)אימיניום כלוריד.

אסתר פוספט יש את הנוסחה הכללית P (= O) (OR)3. בכימיה האורגנית, פוספט, או אורגנופוספט, הוא אסטר של חומצה זרחתית.

זרחן הוא בנזן כבד המכיל אטום זרחן במקום CH בטבעת שלו, ולכן הוא נחשב לאנולוג יסוד כבד יותר של פירידין. זה נקרא גם פוספינין אוֹ פוספבנזן. זרחן הוא תרכובת ארומטית מישורית עם 88% מהארומטיות של זה של בנזן.


12.7 קטליזה

בין הגורמים המשפיעים על שיעורי תגובה כימית שנדונו קודם לכן בפרק זה הייתה נוכחות של א זָרָז, חומר שיכול להגדיל את קצב התגובה מבלי להיצרך בתגובה. המושגים שהוצגו בפרק הקודם בנושא מנגנוני תגובה מספקים את הבסיס להבנת האופן שבו זרזים מסוגלים לבצע תפקיד חשוב מאוד זה.

איור 12.19 מציג דיאגרמות תגובה לתהליך כימי בהיעדר ובנוכחות של זרז. בדיקת התרשימים חושפת מספר תכונות של תגובות אלו. בהתאם לעובדה ששתי הדיאגרמות מייצגות את אותה התגובה הכוללת, שתי העקומות מתחילות ומסתיימות באותן אנרגיות (במקרה זה, מכיוון שהתוצרים אנרגטיים יותר מהמגיבים, התגובה היא אנדותרמית). מנגנוני התגובה, לעומת זאת, שונים בבירור. התגובה הבלתי מזורזת ממשיכה באמצעות מנגנון חד-שלבי (נצפה במצב מעבר אחד), בעוד שהתגובה המזוזלת עוקבת אחר מנגנון דו-שלבי (נצפו שני מצבי מעבר) עם אנרגיית הפעלה פחותה במיוחד. הבדל זה ממחיש את האמצעים שבהם זרז מתפקד להאיץ תגובות, כלומר על ידי מתן מנגנון תגובה חלופי בעל אנרגיית הפעלה נמוכה יותר. למרות שמנגנון התגובה המזורזת לתגובה לא בהכרח צריך להיות כרוך במספר צעדים שונה מאשר המנגנון הבלתי מנותק, הוא חייב לספק נתיב תגובה שצעדו הקובע קצב הוא מהיר יותר (נמוך יותר הא).

דוגמה 12.15

דיאגרמות תגובה לתגובות מזורזות

פִּתָרוֹן

התגובה המזוזלת היא זו עם אנרגיית הפעלה פחותה, במקרה זה מיוצגת על ידי תרשים ב.

בדוק את הלמידה שלך

תשובה:

לצעד הראשון, הא = 80 kJ עבור (a) ו- 70 kJ עבור (b), כך שתרשים (ב) מתאר את התגובה המזורזת. אנרגיות ההפעלה עבור השלבים השניים של שני המנגנונים זהים, 20 קילו-ג'יי.

קטליסטים הומוגניים

זרז הומוגני קיים באותו שלב כמו המגיבים. הוא מתקשר עם מגיב ליצירת חומר ביניים, המתפרק או מגיב עם מגיב אחר בצעד אחד או יותר כדי ליצור מחדש את הזרז המקורי וליצור מוצר.

כהמחשה חשובה לקטליזה הומוגנית, שקול את שכבת האוזון של כדור הארץ. האוזון באטמוספירה העליונה, המגן על כדור הארץ מפני קרינה אולטרה סגולה, נוצר כאשר מולקולות חמצן סופגות אור אולטרה סגול ועוברות את התגובה:

האוזון היא מולקולה יחסית לא יציבה שמתפרקת להפקת חמצן דיאטומי בהיפוך משוואה זו. תגובת פירוק זו עולה בקנה אחד עם המנגנון הדו-שלבי הבא:

מספר חומרים יכולים לזרז את פירוק האוזון. לדוגמה, ההערכה היא שהפירוק המזוזז של אוזון מתרחש באמצעות מנגנון שלושת השלבים הבא:

כנדרש, התגובה הכוללת זהה הן למנגנון הבלתי מזורז בן שני השלבים והן למנגנון התלת-שלבי מזורז NO:

שימו לב ש-NO הוא מגיב בשלב הראשון של המנגנון ומוצר בשלב האחרון. זוהי תכונה אופיינית נוספת של זרז: למרות שהיא משתתפת בתגובה הכימית, היא אינה נצרכת מהתגובה.

דיוקן של כימאי

מריו ג'יי מולינה

פרס נובל לכימיה לשנת 1995 חולק על ידי פול ג 'קרוצן, מריו ג'ולינה (איור 12.20) ופ' שרווד רולנד "על עבודתם בכימיה אטמוספרית, במיוחד בנוגע להיווצרות ופירוק האוזון". 2 מולינה, אזרח מקסיקני, ביצע את רוב עבודתו במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT).

ב-1974 פרסמו מולינה ורולנד מאמר בכתב העת טֶבַע פירוט האיום של גזי כלורופלו -פחמן ליציבות שכבת האוזון באטמוספירה העליונה של כדור הארץ. שכבת האוזון מגינה על כדור הארץ מפני קרינת השמש על ידי קליטת אור אולטרה סגול. כאשר תגובות כימיות מדללות את כמות האוזון באטמוספרה העליונה, נוצר "חור" הניתן למדידה מעל אנטארקטיקה, ועלייה בכמות הקרינה האולטרה סגולה של השמש - הקשורה מאוד לשכיחות סרטני העור - מגיעה לפני השטח של כדור הארץ. עבודתם של מולינה ורולנד הייתה מכרעת באימוץ פרוטוקול מונטריאול, אמנה בינלאומית שנחתמה ב-1987 שהחלה בהצלחה בהפסקת ייצור כימיקלים הקשורים להרס האוזון.

מולינה ורווילנד הוכיחו כי אטומי כלור מכימיקלים מעשה ידי אדם עלולים לזרז את הרס האוזון בתהליך דומה לזה שבו NO מאיצה את התדלדלות האוזון. אטומי כלור נוצרים כאשר כלור פחמנים או כלורופלו -פחמימנים - שפעם היו בשימוש נרחב כמקררים ודחפים - מתפרקים פוטוכימית על ידי אור אולטרה סגול או מגיבים עם רדיקלים הידרוקסיל. מנגנון לדוגמה מוצג כאן באמצעות מתיל כלוריד:

רדיקלים של כלור מפרקים את האוזון ומתחדשים על ידי המחזור הקטליטי הבא:

כלור מונוטומי יחיד יכול לפרק אלפי מולקולות אוזון. למרבה המזל, רוב הכלור האטמוספרי קיים כצורות Cl לא קטליטי2 ו- ClONO2.

מאז שקיבל את חלקו בפרס נובל, המשיך מולינה את עבודתו בכימיה אטמוספרית ב- MIT.

כיצד מדעים מתחברים זה לזה

חוסר גלוקוז-6-פוספט דהידרוגנאז

אנזימים בגוף האדם פועלים כזרזים לתגובות כימיות חשובות במטבוליזם התא. ככזה, מחסור באנזים מסוים יכול לתרגם למחלה מסכנת חיים. מחסור ב- G6PD (גלוקוז 6-פוספט דהידרוגנאז), מצב גנטי הגורם למחסור באנזים גלוקוז 6-פוספט דהידרוגנאז, הוא המחסור האנזים השכיח ביותר בבני אדם. אנזים זה, המוצג באיור 12.21, הוא האנזים המגביל את קצב המסלול המטבולי המספק NADPH לתאים (איור 12.22).

שיבוש במסלול זה יכול להוביל להפחתת הגלוטתיון בכדוריות הדם האדומות ברגע שכל הגלוטתיון נצרך, אנזימים וחלבונים אחרים כמו המוגלובין רגישים לנזק. לדוגמה, המוגלובין יכול להיות מטבוליזם לבילירובין, מה שמוביל לצהבת, מצב שעלול להיות חמור. אנשים הסובלים ממחסור ב- G6PD חייבים להימנע ממזונות ותרופות מסוימות המכילות כימיקלים העלולים לגרום לפגיעה בכדוריות הדם האדומות שלהם חסרות גלוטתיון.

זרזים הטרוגניים

זרז הטרוגני הוא זרז שנמצא בשלב אחר (בדרך כלל מוצק) מאשר המגיבים. זרזים כאלה מתפקדים בדרך כלל על ידי יצירת משטח פעיל שעליו יכולה להתרחש תגובה. תגובות גז ושלבים נוזליים המזרזים על ידי זרזים הטרוגניים מתרחשות על פני השטח של הזרז במקום בתוך שלב הגז או הנוזל.

קטליזה הטרוגנית כוללת בדרך כלל את התהליכים הבאים:

  1. ספיחה של המגיב (ים) על פני השטח של הזרז
  2. הפעלה של המגיבים הנספגים
  3. תגובת המגיבים הנספגים
  4. ספיחת המוצר (ים) מפני השטח של הזרז

איור 12.23 ממחיש את שלבי מנגנון התגובה של תרכובות המכילות קשר כפול פחמן עם מימן על זרז ניקל. ניקל הוא הזרז המשמש בהידרוג של שומנים ושומנים רב בלתי רוויים (המכילים מספר קשרים כפולים של פחמן -פחמן) לייצור שומנים ושמנים רוויים (המכילים קשרים בודדים של פחמן -פחמן בלבד).

מוצרים כימיים חשובים רבים מוכנים באמצעות תהליכים תעשייתיים המשתמשים בזרזים הטרוגניים, כולל אמוניה, חומצה חנקתית, חומצה גופרתית ומתנול. זרזים הטרוגניים משמשים גם בממירים קטליטיים המצויים ברוב המכוניות המונעות בבנזין (איור 12.24).

כימיה בחיי היומיום

ממירים קטליטי לרכב

מדענים פיתחו ממירים קטליטיים כדי להפחית את כמות הפליטות הרעילות המיוצרות משריפת בנזין במנועי בעירה פנימית. על ידי שימוש בתערובת שנבחרה בקפידה של מתכות פעילות קטליטי, ניתן לבצע בעירה מלאה של כל התרכובות המכילות פחמן לפחמן דו חמצני תוך הפחתת תפוקת תחמוצות החנקן. זה מרשים במיוחד כאשר אנו רואים ששלב אחד כרוך בהוספת חמצן נוסף למולקולה והשני כרוך בסילוק החמצן (איור 12.24).

לרוב הממירים הקטליטיים המודרניים, בעלי שלושה כיוונים, יש משטח ספוג זרז פלטינה-רודיום, המזרז את הפיכת תחמוצת החנקן לדיניטרוג וחמצן, כמו גם המרת פחמן חד חמצני ופחמימנים כגון אוקטן לפחמן דו חמצני ואדי מים:

על מנת להיות כמה שיותר יעיל, רוב הממירים הקטליטי מחוממים מראש על ידי דוד חשמלי. זה מבטיח שהמתכות בזרז פעילות מלאה עוד לפני שהמפלט של הרכב חם מספיק כדי לשמור על טמפרטורות תגובה מתאימות.

קישור ללמידה

אוניברסיטת קליפורניה ב"כימיקי "של דייוויס מספקת הסבר יסודי כיצד פועלים הממירים הקטליטי.

כיצד מדעים מתחברים

מבנה האנזים ותפקודו

חקר האנזימים הוא קשר הדוק בין ביולוגיה לכימיה. אנזימים הם בדרך כלל חלבונים (פוליפפטידים) המסייעים לשלוט בקצב התגובות הכימיות בין תרכובות בעלות חשיבות ביולוגית, במיוחד אלה המעורבים בחילוף החומרים התאי. מחלקות שונות של אנזימים מבצעות מגוון פונקציות, כפי שמוצג בטבלה 12.3.

מעמד פוּנקצִיָה
oxidoreductases תגובות חמצון
טרנסאזות העברת קבוצות פונקציונאליות
הידרולאזים תגובות הידרוליזה
lyases חיסול קבוצה ליצירת קשרים כפולים
איזומראזים איזומריזציה
ליגזות יצירת קשר עם הידרוליזה של ATP

למולקולות האנזים יש אתר פעיל, חלק מהמולקולה בעלת צורה המאפשרת לה להתחבר למצע ספציפי (מולקולה מגיבה), ויוצרת קומפלקס אנזים-מצע כתווך תגובה. ישנם שני מודלים המנסים להסביר כיצד פועל אתר פעיל זה. המודל הפשטני ביותר מכונה השערת מנעול ומפתח, המרמזת כי הצורות המולקולריות של האתר הפעיל והמצע משלימות, משתלבות יחד כמפתח במנעול. השערת ההתאמה המושרה, לעומת זאת, מצביעה על כך שמולקולת האנזים גמישה ומשנה צורה כך שתתאים לקשר עם המצע. עם זאת, אין זה מצביע על כך שהאתר הפעיל של אנזים ניתנת לניפוח מלא. הן מודל ה- lock-and-key והן מודל ההתאמה המושרה מהווים את העובדה שאנזימים יכולים להיקשר רק עם מצעים ספציפיים, שכן באופן כללי אנזים מסוים רק מזרז תגובה מסוימת (איור 12.25).

קישור ללמידה

החברה המלכותית לכימיה מספקת היכרות מצוינת עם אנזימים לתלמידים ולמורים.


הפניות

קאנג, ג 'ואח'. המבשר של חלבון עמילואיד A4 של מחלת האלצהיימר דומה לקולטן על פני השטח של התא. טֶבַע 325, 733–736 (1987).

Goldgaber, D., Lerman, M. I., McBride, O. W., Saffiotti, U. & Gajdusek, D. C. אפיון ולוקליזציה כרומוזומלית של עמילואיד במוח cDNA של מחלת אלצהיימר. מַדָע 235, 877–880 (1987).

תנזי, ר"ה ואח'. גן חלבון בטא עמילואיד: cDNA, הפצת mRNA וקישור גנטי ליד מוקד האלצהיימר. מַדָע 235, 880–884 (1987).

Habib, A., Sawmiller, D. & Tan, J. Restoring מסיס חלבון מבשר עמילואיד α מתפקד כטיפול פוטנציאלי למחלת אלצהיימר. J. Neurosci. מיל. 95, 973–991 (2016).

אוברגון, ד 'ואח'. מבשר עמילואיד מסיס-חלבון α מווסת פעילות β-secretase ודור עמילואיד β. נאט. תקשורת. 3, 777 (2012).

Saftig, P. & Lichtenthaler, S. F. The alpha secretase ADAM10: metalloprotease עם פונקציות מרובות במוח. פרוג. נוירוביול. 135, 1–20 (2015).

שריאטי, ס. א & דה סטרופר, ב. יתירות והתבדלות במשפחת החלבונים של מבשר העמילואיד. FEBS Lett. 587, 2036–2045 (2013).

Kuhn, P. H. et al. זיהוי מצע שיטתי מצביע על תפקיד מרכזי של metalloprotease ADAM10 במיקוד האקסון ובתפקוד הסינפסה. eLife 5, e12748 (2016).

Kuhn, P. H. et al. העשרת חלבון Secretome מזהה מצעי פרוטאז BACE1 פיזיולוגיים בנוירונים. EMBO J. 31, 3157–3168 (2012). מאמר זה מתאר גישה פרוטאומית חדשה הידועה בשם SPECS לזיהוי ואימות שיטתי של מצעים של פרוטאזות טרנסממברניות כגון β-secretase 1.

Lichtenthaler, S. F., Haass, C. & Steiner, H. פרוטוליזה תוך -ממרית מוסדרת - לקחים מעיבוד חלבון מבשר עמילואיד. J. Neurochem. 117, 779–796 (2011).

מולר, U. ו- Wild, K. הבנת מחלת אלצהיימר (עורך זר, א.) (InTech, 2013).

Cacace, R., Sleegers, K. & Van Broeckhoven, C. גנטיקה מולקולרית של מחלת אלצהיימר בתחילת הדרך. מחלת אלצהיימר. 12, 733–748 (2016).

Morales-Corraliza, J. et al. In vivo תחלופה של מטבוליטים טאו ו-APP במוחם של עכברים מסוג פרא ו-Tg2576: יציבות רבה יותר של sAPP בעכברים המפקידים β-עמילואיד. PLoS ONE 4, e7134 (2009).

Gralle, M. et al. קונפורמציה לפתרון ודימריזציה המושרה על ידי הפרין של התחום החוץ-תאי באורך מלא של חלבון המבשר העמילואיד האנושי. י.מול. ביול. 357, 493–508 (2006).

Peters-Libeu, C. et al. sAβPPα הוא מעכב אנדוגני חזק של BACE1. J. Alzheimers Dis. 47, 545–555 (2015).

Ott, M. O. & Bullock, S. L. הכנסת מלכודת גנים מגלה כי ביטוי חלבון מבשר עמילואיד הוא אירוע מוקדם מאוד באמבריוגנזה של עכברים. Dev.Genes Evol. 211, 355–357 (2001).

סרסה, מ 'ואח'. חלבונים מבשרי β-עמילואיד של אלצהיימר מציגים דפוסי ביטוי ספציפיים במהלך האמבריוגנזה. Mech. Dev. 94, 233–236 (2000).

לורנט, ק 'ואח'. ביטוי בעוברי עכברים ובמוח עכבר בוגר של שלושה מבני משפחת חלבוני המבשר של עמילואיד, מקולטן האלפא -2 מקרוגלובולין/חלבון הקשור לקולטן ליפופרוטאין בצפיפות נמוכה ושל הליגנדים שלו אפוליפופרוטאין E, ליפופרוטאין ליפאז, אלפא 2-מקרוגלובולין והחלבון הקשור לקולטן במשקל מולקולרי של 40,000. מדעי המוח 65, 1009–1025 (1995).

Salbaum, J. M. & Ruddle, F. H. דפוס ביטוי עוברי של מבשר חלבון עמילואיד מציע תפקיד בהתמיינות של תת-קבוצות ספציפיות של נוירונים. ג 'אקספ. זוול. 269, 116–127 (1994).

Slunt, H. H. et al. ביטוי של הומלוג בכל מקום, תגובתית צולבת של חלבון העכבר β-עמילואיד מבשר (APP). ג'יי ביול. Chem. 269, 2637–2644 (1994).

Thinakaran, G. et al. הפצה של הומלוג APP, APLP2, במערכת הריח של העכבר: תפקיד פוטנציאלי ל-APLP2 באקסוגנזה. J. Neurosci. 15, 6314–6326 (1995).

Hick, M. et al. תפקוד חריף של מקטע חלבון מבשר עמילואיד APPsα בפלסטיות סינפטית. אקטה נוירופתול. 129, 21–37 (2015). מחקר זה מתאר את התפקיד של APP ו-APLP2 במורפולוגיה עצבית, צפיפות עמוד השדרה, פלסטיות סינפטית, למידה וזיכרון ב-CNS באמצעות שימוש ספציפי למוח הקדמי. אפליקציה −/− אפליקציית 2 −/− עכברים.

וואנג, ב 'ואח'. חלבון קדם העמילואיד שולט על נוירוגנזה של ההיפוקמפוס למבוגרים באמצעות אינטרנוירונים GABAergic. J. Neurosci. 34, 13314–13325 (2014).

Haass, C., Hung, A. Y. & Selkoe, D. J. עיבוד של חלבון מבשר בטא עמילואיד במיקרוגליה ובאסטרוציטים מעדיף לוקליזציה פנימית על פני הפרשה מכוננת. J. Neurosci. 11, 3783–3793 (1991).

LeBlanc, A. C., Chen, H. Y., Autilio-Gambetti, L. & amp Gambetti, P. ביטוי גנים APP דיפרנציאלי בקליפת המוח של החולדה, קרומי המוח ותרבויות אסטרוגליאליות, מיקרוגליאליות ועצבניות. FEBS Lett. 292, 171–178 (1991).

Guo, Q. et al. חלבון מבשר עמילואיד שנבדק מחדש: ביטוי ספציפי לנוירון ואופי יציב מאוד של נגזרות מסיסות. ג'יי ביול. Chem. 287, 2437–2445 (2012).

Szodorai, A. et al. הובלה אנטרוגרדית של APP דורשת פעילות Rab3A GTPase להרכבת שלפוחית ​​ההובלה. J. Neurosci. 29, 14534–14544 (2009).

Groemer, T. W. et al. חלבון מבשר עמילואיד נסחר ומופרש באמצעות שלפוחיות סינפטיות. PLoS ONE 6, e18754 (2011).

לאסק, מ 'ואח'. חלבוני מבשר עמילואיד הם מרכיבים של האזור הפעיל הפרסינפטי. J. Neurochem. 127, 48–56 (2013).

וילהלם, ב 'ואח'. הרכב של כדורים סינפטיים מבודדים חושף את כמויות החלבונים של סחר שלפוחית. מַדָע 344, 1023–1028 (2014).

DeBoer, S. R., Dolios, G., Wang, R. & Sisodia, S. S. שחרור דיפרנציאלי של β-עמילואיד מ-APP ממוקד דנדריט לעומת אקסון. J. Neurosci. 34, 12313–12327 (2014).

Yamazaki, T., Selkoe, D. J. & amp Koo, E. H. סחר בחלבון מבשר בטא-עמילואיד על פני התא: הנעה רטרוגרדית וטרנסציטוטית בנוירונים בתרבית. J. Cell Biol. 129, 431–442 (1995).

ג'יאנג, ס 'ואח'. ויסות סחר בחלבונים במחלת אלצהיימר. מול. נוירודגנר. 9, 6 (2014).

קאדן, ד 'ואח'. לוקליזציה תת -תאית ודימריזציה של APLP1 שונים להפליא מ- APP ו- APLP2. J. Cell Sci. 122, 368–377 (2009).

Sannerud, R. et al. ADP ribosylation factor 6 (ARF6) שולט בעיבוד חלבון קדם עמילואיד (APP) על ידי תיווך המיון האנדוזומלי של BACE1. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 108, E559 – E568 (2011).

Das, U. et al. התכנסות הנגרמת על ידי פעילות של APP ו-BACE-1 במיקרו-דומיינים חומציים דרך מסלול תלוי אנדוציטוזה. עֲצָבוֹן 79, 447–460 (2013).

Das, U. et al. הדמיה לקירוב של APP ו- BACE-1 בנוירונים מניבה תובנה לגבי המסלול העמילואידוגני. נאט. נוירוסי. 19, 55–64 (2016).

ואן דר קאנט, ר & גולדשטיין, ל. ס. תפקודים סלולריים של חלבון מבשר העמילואיד מפיתוח לדמנציה. Dev. תָא 32, 502–515 (2015).

Vassar, R. et al. תפקוד, פוטנציאל טיפולי וביולוגיה של התא של פרוטאזות BACE: מצב נוכחי וסיכויים עתידיים. J. Neurochem. 130, 4–28 (2014).

Hoe, H. S., Lee, H. K. & amp Pak, D. T. הפוך של APP בסינפסות. Neurosci של מערכת העצבים המרכזית. תר. 18, 47–56 (2012).

Hoey, S. E., Williams, R. J. & Perkinton, M. S. הפעלת קולטן NMDA Synaptic מגרה עיבוד חלבון מבשר עמילואיד α-secretase ומעכבת ייצור עמילואיד-β. J. Neurosci. 29, 4442–4460 (2009).

פרוקס, ג 'ואח'. הפרעה לאחר הלידה של התפוררות/מטלופרוטאינאז ADAM10 במוח גורמת להתקפים אפילפטיים, ליקויי למידה, שינויים במורפולוגיה בעמוד השדרה ופונקציות סינפטיות פגומות. J. Neurosci. 33, 12915–12928 (2013). מחקר זה מתאר את הפנוטיפ של עכברים עם נוקאאוט מותנה של ADAM10 בנוירונים של המוח הקדמי לאחר הלידה, ובדרך זו אישר את ADAM10 כ- α-secretase העיקרי והדגיש מספר מצעים נוספים המושפעים בנוסף ל- APP.

Kuhn, P. H. et al. ADAM10 הוא ה-α-secretase המכונן מבחינה פיזיולוגית של חלבון מבשר עמילואיד בנוירונים ראשוניים. EMBO J. 29, 3020–3032 (2010).

Tomita, T. מנגנון מולקולרי של פרוטאוליזה תוך ממברנה על ידי γ-secretase. י ביוכם. 156, 195–201 (2014).

Eggert, S. et al. העיבוד הפרוטאוליטי של בני משפחת הגן של חלבוני הגן של העמילואיד APLP-1 ו- APLP-2 כרוך במחשופים α-, β-, γ- ו- ɛ: אפנון של עיבוד APLP-1 על ידי נ-גליקוזילציה. ג'יי ביול. Chem. 279, 18146–18156 (2004).

Scheinfeld, M. H., Ghersi, E., Laky, K., Fowlkes, B. J. & amp. ג'יי ביול. Chem. 277, 44195–44201 (2002).

Endres, K., Postina, R., Schroeder, A., Mueller, U. & Fahrenholz, F. נשירה של חלבון מבשר עמילואיד דמוי חלבון APLP2 על ידי disintegrin-metalloproteinases. פברואר J. 272, 5808–5820 (2005).

Willem, M. et al. עיבוד η-Secretase של APP מעכב פעילות נוירונית בהיפוקמפוס. טֶבַע 526, 443–447 (2015). מחקר זה מזהה מסלול עיבוד חדש ל- APP המוביל לדור שברים הנובעים ממחשוף משולב של η-secretase ו- α-secretase או β-secretase.

Nhan, H. S., Chiang, K. & Koo, E. H. הטבע הרב-גוני של חלבון מבשר עמילואיד ושברי הפרוטאוליטי שלו: חברים ואויבים. אקטה נוירופתול. 129, 1–19 (2015).

Fanutza, T., Del Prete, D., Ford, M. J., Castillo, P. E. & D'Adamio, L. APP ו- APLP2 מתקשרים עם מכונות השחרור הסינפטי ומקלים על שחרור המשדרים בסינפסות בהיפוקמפוס. eLife 4, e09743 (2015).

אנדרו, ר 'ג'יי, קלט, ק' א 'ב', טיינקראן, ג 'אנד האופר, נ' מ 'טרגדיה יוונית: המורכבות הגוברת של פרוטוליזה של חלבון מבשר עמילואיד של אלצהיימר. ג'יי ביול. Chem. 291, 19235–19344 (2016).

ג'אנג, ז 'ואח'. דלתא-סיקרטאז מבקע חלבון מבשר עמילואיד ומווסת את הפתוגנזה במחלת אלצהיימר. נאט. תקשורת. 6, 8762 (2015).

ג'פרסון, ט 'ואח'. Metalloprotease meprin β מייצר שברי חלבון מבשר עמילואיד לא מסוכן ב- N in vivo. ג'יי ביול. Chem. 286, 27741–27750 (2011).

Dahms, S. O. et al. מבנה וניתוח ביוכימי של דימר E1 המושרה על ידי הפרין של חלבון מבשר עמילואיד. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 107, 5381–5386 (2010).

Xue, Y., Lee, S. & amp Ha, Y. מבנה קריסטל של חלבון 1 ומבשר הפרין דמוי מקדם עמילואיד מציע תפקיד כפול של הפרין בדימריזציה של E2. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 108, 16229–16234 (2011).

סובה, פ' ועוד. הומו והטרודימריזציה של בני משפחת APP מקדמת הידבקות בין תאית. EMBO J. 24, 3624–3634 (2005). מחקר זה מראה את החשיבות התפקודית של עָבָר דימריזציה של חלבונים ממשפחת APP, שהיא הבסיס לתכונותיהם כמולקולות הידבקות סינפטיות.

Munter, L. M. et al. מוטיבים של GxxxG בתוך רצף הטרנסממברנה של חלבון העמילואיד הם קריטיים לאטיולוגיה של Aβ42. EMBO J. 26, 1702–1712 (2007).

Baumkötter, F. et al. דימריזציה של חלבון קדם עמילואיד ותפקוד סינפטוגני תלויים בקשירת נחושת לתחום דמוי גורם הגדילה. J. Neurosci. 34, 11159–11172 (2014).

וואנג, ז 'ואח'. אינטראקציה פרסינפטית ופוסט -סינפטית של חלבון מבשר העמילואיד מקדמת סינפטוגנזה היקפית ומרכזית. J. Neurosci. 29, 10788–10801 (2009). מחקר זה מצביע על כך ש- APP נדרש הן באתר presynaptic והן באתר הפוסט-סינפטי ב- NMJ ומתפקד כמולקולת הדבקה טרנס-סינפטית.

Muller, U. C. & Zheng, H. פונקציות פיזיולוגיות של חלבונים ממשפחת APP. קר אביב הארב. נקודת מבט. Med. 2, a006288 (2012).

Stahl, R. et al. נשירת APP מגבילה את הפעילות הסינפטוגנית ותכונות ההדבקה של תאים. חֲזִית. תָא. נוירוסי. 8, 410 (2014).

מילוש, נ 'ואח'. נדרשים איתות Holo-APP ו- G-protein בתיווך להפעלה המושרה על ידי sAPPα של מסלול ההישרדות של Akt. Cell Death Dis. 5, e1391 (2014). מחקר זה מצביע על כך ש- APPsα נקשר כליגנד ל- APP ומפעיל מפל איתות בתיווך חלבון G החשוב להישרדות תאים.

Deyts, C., Thinakaran, G. & Parent, A.T. APP receptor? להיות או לא להיות. Trends Pharmacol. מדענית. 37, 390–411 (2016).

Perreau, V. M. et al. רשת אינטראקציה ברמת תחום של חלבון מבשר עמילואיד ו- Aβ של מחלת אלצהיימר. פרוטאומיקה 10, 2377–2395 (2010).

מטסודה, ש 'ואח'. הגן BRI2 לדמנציה משפחתית קושר את החלבון המקדים של גן אלצהיימר amyloid-β ומעכב ייצור עמילואיד-β. ג'יי ביול. Chem. 280, 28912–28916 (2005).

Matsuda, S., Matsuda, Y. & D'Adamio, L. BRI3 מעכב עיבוד חלבון מבשר עמילואיד באופן מכני מבחינה גנטית מהגן הדמנציה ההומולוגית שלו BRI2. ג'יי ביול. Chem. 284, 15815–15825 (2009).

Tamayev, R., Matsuda, S., Arancio, O. & amp D'Adamio, L. β-but not γ-secretase proteolysis of APP גורם לליקויים סינפטיים וזיכרון במודל עכבר של דמנציה. EMBO מול. Med. 4, 171–179 (2012).

Tamayev, R., Zhou, D. & D'Adamio, L. האינטראקום של בני משפחת חלבון מבשר עמילואיד β מעוצב על ידי זרחון של התחומים התוך תאיים שלהם. מול. נוירודגנר. 4, 28 (2009).

Deyts, C. et al. איתות חדש לחלבון GαS הקשור לתחום תא-חלבון מבשר עמילואיד קשור. J. Neurosci. 32, 1714–1729 (2012). זהו המחקר הראשון שהציג תפקיד תפקודי לאיתות APP כקולטן לא מקובל המחובר לחלבון G.

Deyts, C. et al. אובדן תפקוד הפרסנילין קשור לרווח סלקטיבי של פונקציית APP. eLife 5, e15645 (2016).

Weyer, S. W. וחב'. APP ו- APLP2 חיוניים בסינפסות PNS ו- CNS להעברה, למידה מרחבית ו- LTP. EMBO J. 30, 2266–2280 (2011).

Norstrom, E. M., Zhang, C., Tanzi, R. & Sisodia, S. S. זיהוי של NEEP21 כחלבון מבשר β-עמילואיד בעל אינטראקציה עם חלבון in vivo המווסת עיבוד עמילואידגני בַּמַבחֵנָה. J. Neurosci. 30, 15677–15685 (2010).

קוהלי, ב 'ואח'. אינטראקטום של חלבון מבשר העמילואיד במוח חושף רשת חלבונים המעורבת במחזורית שלפוחית ​​סינפטית ובקשר הדוק עם Synaptotagmin-1. J. Proteome Res. 11, 4075–4090 (2012).

Cousins, S. L., Dai, W. & Stephenson, F. A. APLP1 ו-APLP2, חברים במשפחת החלבונים APP, מתנהגים בדומה ל-APP בכך שהם מתחברים לקולטני NMDA ומשפרים את ביטוי פני השטח של קולטן NMDA. J. Neurochem. 133, 879–885 (2015).

Cousins, S. L., Hoey, S. E., Anne Stephenson, F. & Perkinton, M. S. Amyloid precursor protein 695 מתחבר לקולטני NMDA המכילים NR2A ו-NR2B כדי לגרום לשיפור של אספקת פני התא שלהם. J. Neurochem. 111, 1501–1513 (2009).

Cousins, S. L., Innocent, N. & Stephenson, F. A. Neto1 מתקשר עם קומפלקס החלבון של קולטן/עמילואיד מבשר NMDA. J. Neurochem. 126, 554–564 (2013).

Hoe, H. S. et al. ההשפעות של חלבון מבשר עמילואיד על הרכב ופעילות פוסט -סינפטית. ג'יי ביול. Chem. 284, 8495–8506 (2009).

Cao, X. & Sudhof, T. C. קומפלקס פעיל באופן תעתיק [תעתיק] של APP עם Fe65 והיסטון אצטילטרנספראז Tip60. מַדָע 293, 115–120 (2001).

Konietzko, U. AICD איתות גרעיני ותרומתו האפשרית למחלת אלצהיימר. Curr. אלצהיימר מיל. 9, 200–216 (2012).

Choi, H. Y. et al. APP מקיים אינטראקציה עם LRP4 ו- agrin כדי לתאם את התפתחות הצומת הנוירו -שרירית בעכברים. eLife 2, e00220 (2013).

Osterhout, J. A., Stafford, B. K., Nguyen, P. L., Yoshihara, Y. & Huberman, A. D. Contactin-4 מתווך ספציפיות של יעד אקסון ופיתוח פונקציונלי של המערכת האופטית הנעזרת. עֲצָבוֹן 86, 985–999 (2015).

Olsen, O. et al. ניתוח גנטי מגלה שחלבון מבשר עמילואיד וקולטן מוות 6 מתפקדים באותו מסלול לשלוט בגיזום אקסונלי ללא תלות ב- β-secretase. J. Neurosci. 34, 6438–6447 (2014).

Xu, K., Olsen, O., Tzvetkova-Robev, D., Tessier-Lavigne, M. & Nikolov, D. B. המבנה הגבישי של DR6 במתחם עם חלבון מבשר העמילואיד מספק תובנה לגבי הפעלת קולטן מוות. Genes Dev. 29, 785–790 (2015).

Marik, S. A., Olsen, O., Tessier-Lavigne, M. & amp Gilbert, C. D. תפקיד פיזיולוגי לחלבון מבשר עמילואיד בפלסטיות תלויה בחוויה למבוגרים. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 113, 7912–7917 (2016).

ניקולייב, א ', מק'פולין, ט', או'לירי, ד 'אנד טסייר-לביין, מ' APP קושרים את DR6 להפעלת גיזום אקסון ומוות נוירון באמצעות מזונות נפרדים. טֶבַע 457, 981–989 (2009).

Strilic, B. et al. נקרופטוזיס של תאי אנדותל הנגרמים על ידי תאי גידול באמצעות קולטן מוות 6 מקדם גרורות. טֶבַע 536, 215–218 (2016).

קלופ, ד.י. ואח '. מסלול חלבון מבשר של קולטן מוות 6-עמילואיד מסדיר את צפיפות הסינפסה במערכת העצבים הבוגרת אך אינו תורם לפתופיזיולוגיה הקשורה למחלת אלצהיימר במודלים עכברים. J. Neurosci. 34, 6425–6437 (2014).

Jarosz-Griffiths, H. H., Noble, E., Rushworth, J. V. & amp Hooper, N. M. קולטני עמילואיד β: הטוב, הרע וחלבון הפריון. ג'יי ביול. Chem. 291, 3174–3183 (2016).

ז'נג, ח 'ואח'. עכברים עם מחסור בחלבון β-עמילואיד מראים גליוזיס תגובתי וירידה בפעילות התנועה. תָא 81, 525–531 (1995).

Li, Z. W. וחב'. ייצור עכברים עם מחיקת גן חלבון עמילואיד 200 קילו-בתים על ידי רקומבינציה ספציפית לאתר בתיווך רקומבינאז בתאי גזע עובריים. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 93, 6158–6162 (1996).

רינג, S. et al. חלבון מבשר β-עמילואיד המופרש ectodomain APPsα מספיק כדי להציל את המומים האנטומיים, ההתנהגותיים והאלקטרו-פיזיולוגיים של עכברים חסרי APP. J. Neurosci. 27, 7817–7826 (2007).

שטיינבאך, ג'יי פי ואח '. רגישות יתר להתקפים בעכברים חסרי חלבון מבשר עמילואיד β. מוות תאים שונה. 5, 858–866 (1998).

הפטר, ד 'ואח'. חלבון מבשר עמילואיד מגן על תפקוד הרשת העצבית לאחר היפוקסיה באמצעות שליטה על תעלות סידן בשער מתח. J. Neurosci. 36, 8356–8371 (2016).

קוריגן, פ 'ואח'. sAPPα מציל גירעונות בעכברי נוקאאוט של חלבון מבשר עמילואיד בעקבות פגיעה מוחית טראומטית מוקדית. J. Neurochem. 122, 208–220 (2012). מחקר זה מדגים את in vivo חשיבותו של APPsα בהגנה עצבית במודל של פגיעה מוחית חריפה.

דוסון, ג 'ר ואח'. ליקויים קוגניטיביים הקשורים לגיל, פגיעה בהעצמה לטווח ארוך והפחתת צפיפות הסמן הסינפטי בעכברים חסרי חלבון מבשר עמילואיד β. מדעי המוח 90, 1–13 (1999). זהו המחקר הראשון שהראה כי אובדן ה- APP מוביל לליקויים בקוגניציה ופלסטיות סינפטית.

Seabrook, G. R. et al. מנגנונים התורמים לגירעונות בגמישות הסינפטית בהיפוקמפוס בעכברים חסרים חלבון מבשר עמילואיד. נוירופרמקולוגיה 38, 349–359 (1999).

Tyan, S. H. et al. חלבון מבשר עמילואיד (APP) מסדיר את המבנה והתפקוד הסינפטי. מול. תָא. נוירוסי. 51, 43–52 (2012).

Zou, C. et al. חלבון מבשר עמילואיד שומר על גמישות מכוננת ומסתגלת של קוצים דנדריטים במוח הבוגר על ידי ויסות הומאוסטזיס d-serine. EMBO J. 35, 2213–2222 (2016).

Lee, K. J. et al. תפקיד בלתי תלוי בעמילואיד של חלבון מבשר עמילואיד בייצור ותחזוקה של קוצים דנדריטים. מדעי המוח 169, 344–356 (2010).

חבר, ס 'ואח'. עכברים עם נוק-אאוט משולבים של גנים חושפים פונקציות חיוניות ומיותרות חלקית של בני משפחת חלבון מבשר עמילואיד. J. Neurosci. 20, 7951–7963 (2000). מחקר זה מתאר את הדור של עכברים חסרי APLP1 ואת כל שלושת השילובים האפשריים של נוקאאוט כפול, תוך הדגשת התפקיד הפיזיולוגי המכריע של APLP2 להישרדות לאחר לידה.

Dinet, V. et al. חלבון 2 דמוי מבשר דמוי חלבון 2 כתוצאה ממחיקה הנגרמת על ידי עיוורון לילה נייח מולד: מאפיינים מבניים, תפקודיים ומולקולריים. מול. מוֹחַ 9, 64 (2016).

פון קוך, C. S. et al. יצירת עכברי APLP2 KO וקטלניות מוקדמת לאחר לידה בעכברי APLP2/APP כפולים KO. נוירוביול. הְזדַקְנוּת 18, 661–669 (1997).

Herms, J. et al. דיספלזיה קורטיקלית הדומה לליסנספליה אנושית מסוג 2 בעכברים חסרי כל שלושת בני משפחת ה-APP. EMBO J. 23, 4106–4115 (2004). מאמר זה מתאר את הדור של עכברים משולשים בנוקאאוט מכוננים ומראה את חשיבותם של חלבוני משפחת APP בהתפתחות קליפת המוח.

Wang, P. et al. סינפסות נוירו-שריריות פגומות בעכברים החסרים חלבון מבשר עמילואיד (APP) וחלבון דמוי APP 2. J. Neurosci. 25, 1219–1225 (2005). זהו המחקר הראשון שמצביע על כך ש-APP ו-APLP2 חיוניים ליצירת NMJ נכונה ולשחרור המשדר.

Klevanski, M. et al. תפקיד דיפרנציאלי של APP ו- APLP למורפולוגיה ותפקוד סינפטי עצבי -שרירי. מול. תָא. נוירוסי. 61, 201–210 (2014).

Yang, L., Wang, B., Long, C., Wu, G. & Zheng, H. שחרור אסינכרוני מוגבר והפעלה חריגה של תעלות סידן בסינפסות נוירו-שריריות חסרות חלבון מבשר עמילואיד. מדעי המוח 149, 768–778 (2007).

Lopez-Sanchez, N., Muller, U. & Frade, J.M. הארכה של G2/מיטוזיס במבשרי קליפת המוח מעכברים חסרי חלבון מבשר β-עמילואיד. מדעי המוח 130, 51–60 (2005).

Ma, Q. H. et al. מסלול איתות TAG1-APP דרך Fe65 מווסת באופן שלילי את הנוירוגנזה. נאט. תא ביול. 10, 283–294 (2008).

מגארה, פ 'ואח'. רקע גנטי משנה את הדפוס של פגמים במוח הקדמי בעכברים מהונדסים המביעים תת ביטוי של חלבון β-עמילואיד-מבשר. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 96, 4656–4661 (1999).

גואנט, ס 'ואח'. תפקידים חיוניים לחלבונים המבצעים אינטראקציה בין חלבון לעמילואיד FE65 בהתפתחות המוח. EMBO J. 25, 420–431 (2006).

Shariati, S. A. et al. APLP2 מווסת את ההתמיינות של תאי גזע עצביים במהלך התפתחות קליפת המוח. J. Cell Sci. 126, 1268–1277 (2013).

יאנג-פירס, T. L. ואח '. פונקציה קריטית לחלבון מבשר β-עמילואיד בהגירה נוירונית נחשפה על ידי ברחם הפרעות RNA. J. Neurosci. 27, 14459–14469 (2007).

רייס, H. C. et al. הפנקורטינים מתקשרים עם חלבון מבשר עמילואיד ומווסתים את נדידת תאי קליפת המוח. התפתחות 139, 3986–3996 (2012).

Sabo, S. L., Ikin, A. F., Buxbaum, J. D. & Greengard, P. בַּמַבחֵנָה ו in vivo. J. Neurosci. 23, 5407–5415 (2003).

צ'אונג, ח.נ. ואח '. FE65 יוצר אינטראקציה עם ADP-ribosylation factor 6 כדי לקדם צמיחה נויריטים. FASEB J. 28, 337–349 (2014).

רמה, נ 'ואח'. חלבון מבשר עמילואיד מווסת את צמיחת האקסון הקומיסרית בתיווך נטרין-1. ג'יי ביול. Chem. 287, 30014–30023 (2012).

Sosa, L. J. et al. חלבון מבשר עמילואיד הוא מולקולת הדבקה של חרוט גידול אוטונומי העוסקת בהנחיית מגע. PLoS ONE 8, e64521 (2013).

Young-Pearse, T. L., Chen, A. C., Chang, R., Marquez, C. & amp Selkoe, D. J. Secreted APP מווסת את תפקודו של APP באורך מלא בצמיחת נויריט באמצעות אינטראקציה עם אינטגרין β1. פיתוח עצבי 3, 15 (2008).

Caldwell, J. H., Klevanski, M., Saar, M. & amp Muller, U. C.תפקידים של משפחת חלבוני הקדם עמילואידים במערכת העצבים ההיקפית. Mech. Dev. 130, 433–446 (2013).

Wang, B., Yang, L., Wang, Z. & Zheng, H. Amyloid precursor protein מתווך לוקליזציה פרה-סינפטית ופעילות של טרנספורטר כולין בעל זיקה גבוהה. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 104, 14140–14145 (2007).

יאנג, ג 'ואח'. צפיפות שלפוחית ​​סינפטית מופחתת וגודל אזור פעיל בעכברים חסרי חלבון מבשר עמילואיד (APP) וחלבון דמוי APP 2. נוירוסי. Lett. 384, 66–71 (2005).

Klevanski, M. et al. התחום התוך תאי APP נדרש למורפולוגיה סינפטית תקינה, פלסטיות סינפטית והתנהגות תלוית היפוקמפוס. J. Neurosci. 35, 16018–16033 (2015). מחקר זה מצביע על כך שעכברים חסרי APLP2 וטרמינל APP C הם קיימים באופן חלקי ומייצרים Aβ מופחת באופן דרסטי, וציין כי בנוסף ל- APPsα, איזופורמים APP טרנסממברניים חשובים גם לתפקוד תקין של מערכת העצבים המרכזית.

Li, H. et al. דיסקציה גנטית של חלבון מבשר העמילואיד בתפקוד התפתחותי ובפתוגנזה של עמילואיד. ג'יי ביול. Chem. 285, 30598–30605 (2010).

Barbagallo, A. P., Wang, Z., Zheng, H. & amp D'Adamio, L. הטראונין התוך -תאי של חלבון מבשר עמילואיד החיוני לעגינה של Pin1 ניתן לפונקציה התפתחותית. PLoS ONE 6, e18006 (2011).

Barbagallo, A. P., Wang, Z., Zheng, H. & D'Adamio, L. שאריות טירוזין בודדות בתחום התאי -תאי של חלבון מבשר העמילואיד חיוניות לתפקוד התפתחותי. ג'יי ביול. Chem. 286, 8717–8721 (2011).

Li, H. et al. חלבון מבשר עמילואיד מסיס (APP) מווסת את ביטוי הגן transthyretin ו- Klotho מבלי להציל את הפונקציה החיונית של APP. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 107, 17362–17367 (2010).

Weyer, S. W. וחב'. ניתוח השוואתי של נוקאאוטים APP/APLP בודדים ומשולבים חושף צפיפות עמוד שדרה בעכברים APP-KO המונעים על ידי ביטוי APPsα. אקטה נוירופתול. תקשורת. 2, 36 (2014).

Perez, R. G., Zheng, H., Van der Ploeg, L. H. & amp Koo, E. H. חלבון המבשר β-עמילואיד של מחלת אלצהיימר משפר את כדאיות הנוירון ומווסת את הקוטביות העצבית. J. Neurosci. 17, 9407–9414 (1997).

Matrone, C. et al. Tyr682 בתחום Aβ-precursor protein תוך תאי מווסת קישוריות סינפטית, תפקוד כולינרגי וביצועים קוגניטיביים. תא מזדקן 11, 1084–1093 (2012).

Midthune, B. et al. מחיקת החלבון 2 דמוי מקדם העמילואיד (APLP2) אינה משפיעה על מורפולוגיה או תפקוד של נוירון בהיפוקמפוס. מול. תָא. נוירוסי. 49, 448–455 (2012).

Bittner, T. et al. עיכוב γ-Secretase מפחית את צפיפות עמוד השדרה in vivo דרך מסלול התלוי בחלבון עמילואיד. J. Neurosci. 29, 10405–10409 (2009).

Fol, R. et al. העברת גנים ויראלית של APPsα מצילה כשל סינפטי במודל עכבר של מחלת אלצהיימר. אקטה נוירופתול. 131, 247–266 (2016). מאמר זה מציין את הפוטנציאל הטיפולי של APPsα המתבטא במוחם של עכברים מהונדסים APP/PS1.

Panatier, A. et al. D-serine שמקורו ב- Glia שולט בפעילות קולטן NMDA ובזיכרון הסינפטי. תָא 125, 775–784 (2006).

Ultanir, S. K. et al. ויסות מורפולוגית עמוד השדרה וצפיפות עמוד השדרה על ידי איתות קולטן NMDA in vivo. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 104, 19553–19558 (2007).

קורטה, מ 'ושמיץ, ד' סלולר וביולוגיה של מערכת הזיכרון: תזמון, מולקולות ומעבר לכך. פיזיול. לְהַאִיץ. 96, 647–693 (2016).

טרי, ר 'ד' ואח '. בסיס פיזי לשינויים קוגניטיביים במחלת האלצהיימר: אובדן הסינפסה הוא המתאם העיקרי של ליקוי קוגניטיבי. אן. נוירול. 30, 572–580 (1991).

שנקר, ג 'מ' ואח '. דימרי חלבון עמילואיד-β המבודדים ישירות ממוח של אלצהיימר פוגעים בפלסטיות הסינפטית ובזיכרון. נאט. Med. 14, 837–842 (2008).

De Strooper, B. & Karran, E. השלב הסלולרי של מחלת האלצהיימר. תָא 164, 603–615 (2016).

Vnencak, M. et al. מחיקת החלבון דמוי הפרקורסור עמילואיד 1 (APLP1) משפרת העברה סינפטית מעוררת, מפחיתה את עיכוב הרשת אך אינה פוגעת בפלסטיות הסינפטית בגירוס העכבר. ג'יי קומפ. נוירול. 523, 1717–1729 (2015).

Stevens, C. F. & Wesseling, J. F. Augmentation היא חיזוק של התהליך האקסוציטוטי. עֲצָבוֹן 22, 139–146 (1999).

Ishida, A., Furukawa, K., Keller, J. N. & Mattson, M. P. צורה מופרשת של חלבון מבשר β-עמילואיד משמרת את התלות בתדירות עבור אינדוקציה של LTD, ומשפרת את ה-LTP בפרוסות ההיפוקמפוס. נויורפורט 8, 2133–2137 (1997).

Meziane, H. et al. השפעות משפרות זיכרון של צורות מופרשות של חלבון מבשר עמילואיד β בעכברים רגילים וחממיים. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 95, 12683–12688 (1998).

Mileusnic, R., Lancashire, C. L., Johnston, A. N. & Rose, S. P. APP נדרש במהלך שלב מוקדם של יצירת זיכרון. יורו J. Neurosci. 12, 4487–4495 (2000).

Mileusnic, R., Lancashire, C. L. & Rose, S. P. רצף הפפטידים Arg-Glu-Arg, הקיים בחלבון הקדם עמילואיד, מגן מפני אובדן זיכרון הנגרם על ידי Aβ ופועל כמשפר קוגניטיבי. יורו J. Neurosci. 19, 1933–1938 (2004).

רוך, ג'יי מ 'ואח'. עלייה בצפיפות הסינפטית ושמירת הזיכרון על ידי פפטיד המייצג את התחום הטרופי של מבשר החלבון β/A4 עמילואיד. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 91, 7450–7454 (1994).

גחאר-קופולה, נ 'ואח'. פעילות דורשת חלבון מבשר עמילואיד מסיס α לקידום התפתחות נויריט בנוירונים הנגזרים מתאי גזע באמצעות הפעלה של מסלול ה- MAPK. יורו J. Neurosci. 28, 871–882 (2008).

Mills, J. & Reiner, P.B. חלבון קינאז המופעל על ידי מיטוגן מעורב ב נויסות קולטן מתיל-ד-אספרטט של מחשוף חלבון מבשר עמילואיד. מדעי המוח 94, 1333–1338 (1999).

Fazeli, M. S., Breen, K., Errington, M. L. & amp Bliss, T. V. עלייה בחלבון NCAM חוץ-תאי וחלבון מבשר עמילואיד בעקבות אינדוקציה של פוטנציאל לטווח ארוך בגירוס השיניים של חולדות מורדמות. נוירוסי. Lett. 169, 77–80 (1994).

ניטש, ר 'מ' ואח '. קולטני אצטילכולין מוסקריני מפעילים את מקדם הגן של אצטילכולין אסטראז. J. Physiol. פריז 92, 257–264 (1998).

Nitsch, R. M., Slack, B. E., Wurtman, R. J. & Growdon, J. H. שחרור של נגזרות מבשר עמילואיד אלצהיימר מעורר על ידי הפעלה של קולטני אצטילכולין מוסקריני. מַדָע 258, 304–307 (1992).

טיילור, סי ג'יי וחב'. חלבון מבשר עמילואיד מופרש אנדוגני מסדיר את תפקוד קולטן ה- NMDA בהיפוקמפוס, עוצמה לטווח ארוך וזיכרון מרחבי. נוירוביול. דיס. 31, 250–260 (2008). מחקר זה מראה את החשיבות של APPsα אנדוגני לפלסטיות סינפטית in vivo באמצעות עירוי תוך-היפוקמפלי של נוגדנים, מעכבי α-secretase ושיקום מחדש עם APPsα רקומביננטי.

אנדרסון, ג'יי ג'יי ואח '. הפחתת רמות הנוזלים השדריים של חלבון מבשר עמילואיד המבוקע ב- α-secretase בחולדות מבוגרות: קורלציה עם ליקויים בזיכרון המרחבי. מדעי המוח 93, 1409–1420 (1999).

מורנו, ל 'ואח'. sAβPPα משפר שינויים תפקודיים תלויי NMDA בהיפוקמפוס הקשורים להזדקנות בריאה. J. Alzheimers Dis. 48, 927–935 (2015).

Xiong, M. et al. חלבון-אלפא המפריש עמילואיד מופרש יכול לשחזר זיכרון מיקום אובייקט חדש ו- LTP בהיפוקמפוס בחולדות מבוגרות. נוירוביול. לִלמוֹד. מ. http://dx.doi.org/10.1016/j.nlm.2016.08.002 (2016).

Claasen, A.M. et al. חלבון מבשר עמילואיד מופרש α מגביר את סינתזת החלבון הסינפטי על ידי מנגנון תלוי חלבון קינאז G. נוירוסי. Lett. 460, 92–96 (2009).

שטיין, T. D. ואח '. ניטרול טרנסטיריטין הופך את ההשפעות הנוירו-פרוקטטיביות של חלבון קדם עמילואיד מופרש (APP) בעכברי APPSW וכתוצאה מכך לזרחון טאו ואובדן נוירונים בהיפוקמפוס: תמיכה בהשערת העמילואיד. J. Neurosci. 24, 7707–7717 (2004).

ריאן, מ 'ואח'. שינויים תלויי זמן בביטוי הגנים הנגרמים על ידי חלבון מבשר עמילואיד המופרש בהיפוקמפוס החולדות. BMC Genomics 14, 376 (2013).

Aydin, D. et al. פרופיל תעתיק השוואתי של בני משפחת חלבון מבשר עמילואיד בקורטקס הבוגר. BMC Genomics 12, 160 (2011).

Strecker, P. et al. FE65 ו-FE65L1 חולקים תפקודים סינפטיים משותפים ומקיימים אינטראקציה גנטית עם משפחת ה-APP בהיווצרות צומת עצבי-שרירי. מדענית. נציג. 6, 25652 (2016).

Kogel, D., Deller, T. & amp Behl, C. תפקידים של בני משפחת חלבון מבשר עמילואיד בהגנה עצבית, איתות מתח והזדקנות. Exp. מילת המוח. 217, 471–479 (2012).

Szczygielski, J. et al. פגיעה מוחית טראומטית: סיבה או סיכון למחלת אלצהיימר? סקירה של מחקרים ניסיוניים. ג העברה עצבית. (וינה) 112, 1547–1564 (2005).

Plummer, S., Van den Heuvel, C., Thornton, E., Corrigan, F. & amp Cappai, R. המאפיינים הנוירו -הגנתיים של חלבון המבשר העמילואיד בעקבות פגיעה מוחית טראומטית. Dis.Aging Dis. 7, 163–179 (2016). זוהי סקירה מעניינת על תפקידה של APP ב-TBI.

Lu, K. P. et al. פוטנציאל של הנוגדן כנגד טאו-פוספורילציה של cis באבחון מוקדם, טיפול ומניעה של מחלת אלצהיימר ופגיעה מוחית. JAMA Neurol. 73, 1356–1362 (2016).

Van den Heuvel, C. et al. Upregulation של RNA שליחת חלבון עמילואיד מבשר בתגובה לפגיעה מוחית טראומטית: מודל השפעה על ראש ביצים. Exp. נוירול. 159, 441–450 (1999).

Thornton, E., Vink, R., Blumbergs, P. C. & Van Den Heuvel, C. חלבון מבשר עמילואיד מסיס אלפא מפחית פגיעה עצבית ומשפר את התוצאה התפקודית בעקבות פגיעה מוחית טראומטית מפוזרת בחולדות. מילת המוח. 1094, 38–46 (2006).

קוריגן, פ 'ואח'. הפעילות הנוירו-פרוטקטיבית של חלבון מבשר העמילואיד נגד פגיעה מוחית טראומטית מתווכת דרך אתר הקישור להפרין בשאריות 96-110. J. Neurochem. 128, 196–204 (2014).

Del Turco, D., Schlaudraff, J., Bonin, M. & Deller, T. Upregulation של APP, ADAM10 ו-ADAM17 ב-Dentate Gyrus של עכבר. PLoS ONE 9, e84962 (2014).

Cheng, G., Yu, Z., Zhou, D. & amp Mattson, M. P. Phosphatidylinositol-3-kinase-Akt kinase ו- p42/p44 מיטוגנים המופעלים על ידי מיטוגן מתווכים פעולות נוירוטרופיות ופריצות מגרה של צורה מופרשת של חלבון מבשר עמילואיד. Exp. נוירול. 175, 407–414 (2002).

Guo, Q., Robinson, N. & amp Mattson, M. P. המופרש חלבון מבשר עמילואיד β מונע את הפעולה הפרו-אפופטית של מוטציה presenilin-1 על ידי הפעלת NF- κB והתייצבות הומאוסטזיס של סידן. ג'יי ביול. Chem. 273, 12341–12351 (1998).

Greenberg, S. M. & amp Kosik, K. S. המופרש β-APP מעורר MAP קינאז וזירחון של טאו בנוירונים. נוירוביול. הְזדַקְנוּת 16, 403–407 (1995).

Gralle, M., Botelho, M. G. & Wouters, F. S. Neuroprotective מופרש חלבון עמילואיד מבשר פועל על ידי שיבוש דימרים חלבון מבשר עמילואיד. ג'יי ביול. Chem. 284, 15016–15025 (2009).

Vilchez, D., Saez, I. & amp Dillin, A. תפקיד מנגנוני פינוי החלבון בהזדקנות אורגניזמית ובמחלות הקשורות לגיל. נאט. תקשורת. 5, 5659 (2014).

Gentier, R. J. & van Leeuwen, F. W. Ubiquitin לא ממוסגר ופגיעה בבקרת איכות החלבון: אירוע מוקדם במחלת האלצהיימר. חֲזִית. מול. נוירוסי. 8, 47 (2015).

Kundu, A. et al. מודולציה של ביטוי BAG3 ופעילות פרוטאזומלית על ידי sAPPα אינה דורשת holo-APP קשורה לממברנה. מול. נוירוביול. 53, 5985–5994 (2015).

Colciaghi, F. et al. α-Secretase ADAM10 וכן αAPPs מופחתים בטסיות דם וב-CSF של חולי אלצהיימר. מול. Med. 8, 67–74 (2002).

Furukawa, K. & amp Mattson, M. P. מפריש חלבון מבשר עמילואיד אלפא מדכא באופן סלקטיבי. נזרמי מתיל-ד-אספרטט בנוירונים בהיפוקמפוס: מעורבות של GMP מחזורי. מדעי המוח 83, 429–438 (1998).

Mattson, M. P. et al. עדויות לתפקידים המווסתים סידן excitoprotective ובין-טבעיים לצורות המופרשות של חלבון מבשר עמילואיד β. עֲצָבוֹן 10, 243–254 (1993).

Rossjohn, J. et al. מבנה קריסטל של התחום N- מסוף, דמוי גורם גדילה של חלבון מבשר עמילואיד של אלצהיימר. נאט. מבנה. ביול. 6, 327–331 (1999).

Ninomiya, H., Roch, J. M., Sundsmo, M. P., Otero, D. A. & Saitoh, T. רצף חומצות אמינו RERMS מייצג את התחום הפעיל של מבשר חלבון עמילואיד בטא/A4 המקדם צמיחה של פיברובלסטים. J. Cell Biol. 121, 879–886 (1993).

Roch, J. M., Jin, L. W., Ninomiya, H., Schubert, D. & Saitoh, T. תחום פעיל ביולוגית של הצורה המופרשת של מבשר חלבון עמילואיד β/A4. אן. NY Acad. מדענית. 695, 149–157 (1993).

Dawkins, E. & Small, D. H. תובנות לגבי התפקוד הפיזיולוגי של חלבון מבשר עמילואיד β: מעבר למחלת אלצהיימר. J. Neurochem. 129, 756–769 (2014).

Duce, J. A. et al. פעילות פרוקסידאז היוצאת ברזל של חלבון מבשר עמילואיד β מעוכבת על ידי אבץ במחלת האלצהיימר. תָא 142, 857–867 (2010).

Multhaup, G. et al. חלבון מבשר העמילואיד של מחלת אלצהיימר בהפחתת נחושת (II) לנחושת (I). מַדָע 271, 1406–1409 (1996).

Yan, R. & amp Vassar, R. מיקוד ל- β secretase BACE1 לטיפול במחלת אלצהיימר. Lancet Neurol. 13, 319–329 (2014).

Geldenhuys, W. J. & Darvesh, A. S. פרמקותרפיה של מחלת אלצהיימר: מגמות עכשוויות ועתידיות. המומחה כומר נוירותר. 15, 3–5 (2015).

נצר, W. J. et al. Gleevec מעביר את עיבוד APP ממחשוף β למחשוף לא-נמילואידגני. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 114, 1389–1394 (2017).

Golde, T. E. התגברות על מחסומי תרגום המעכבים התפתחות של טיפולים לשינוי מחלת אלצהיימר. J. Neurochem. 139 (מוסף 2), 224–236 (2016).

Endres, K. & Fahrenholz, F. ויסות הביטוי והפעילות של α-secretase ADAM10. Exp. מילת המוח. 217, 343–352 (2012).

Siopi, E. et al. Etazolate, מפעיל α-secretase, מפחית דלקת עצבית ומציע הגנה עצבית מתמשכת בעקבות פגיעה מוחית טראומטית בעכברים. נוירופרמקולוגיה 67, 183–192 (2013).

אנדרס, ק 'ואח'. עלייה ברמות CSF APPs-α בחולים עם מחלת אלצהיימר שטופלו באציטרטין. נוירולוגיה 83, 1930–1935 (2014).

Hocquemiller, M., Giersch, L., Audrain, M., Parker, S. & amp Cartier, N. Adeno הקשורים לנגיף מבוסס וירוסים למחלות CNS. זִמזוּם. ג'ין ת'ר. 27, 478–496 (2016).

Tuszynski, M. H. et al. טיפול גנטי בגורם גדילה עצבי: הפעלה של תגובות עצביות במחלת אלצהיימר. JAMA Neurol. 72, 1139–1147 (2015).

Barbagallo, A. P. et al. Tyr 682 בתחום התוך תאיים של APP מסדיר עיבוד APP עמילואידוגני in vivo. PLoS ONE 5, e15503 (2010).

וייט, א.ר. ואח'. רמות הנחושת מוגברות בקליפת המוח ובכבד של עכברי נוקאאוט APP ו-APLP2. מילת המוח. 842, 439–444 (1999).

גרים, מ 'ואח'. ויסות חילוף החומרים של כולסטרול וספינגומיאלין על ידי עמילואיד β ופרסנילין. נאט. תא ביול. 7, 1118–1123 (2005).

Caille, I. et al. צורה מסיסה של חלבון מבשר עמילואיד מסדירה את התפשטות האבות באזור התת -חדרי. התפתחות 131, 2173–2181 (2004).

Jedlicka, P. et al. השלכות פונקציונליות של היעדר חלבון מבשר עמילואיד בגירוס העכבר in vivo. Exp. מילת המוח. 217, 441–447 (2012).

Yang, L., Wang, Z., Wang, B., Justice, N. J. & amp Zheng, H. חלבון מבשר עמילואיד מווסת את רמות תעלות הסידן מסוג L1 L ותפקוד כדי להשפיע על הפלסטיות לטווח קצר של GABAergic. J. Neurosci. 29, 15660–15668 (2009).

דנג, J. et al. חלבון מבשר עמילואיד מסיס אלפא מעכב זרחון טאו באמצעות אפנון של מסלול איתות GSK3β. J. Neurochem. 135, 630–637 (2015).

Smith-Swintosky, V. L. et al. צורות מופרשות של חלבון מבשר β-עמילואיד מגנות מפני פגיעה מוחית איסכמית. J. Neurochem. 63, 781–784 (1994).

ביילי, א.ר ואח '. ביטוי GFAP וחסרים חברתיים בעכברים מהונדסים המבטאים יתר על המידה sAPPα אנושית. גליה 61, 1556–1569 (2013).

Puzzo, D. et al. עמילואיד-β אנדוגני נחוץ לפלסטיות הסינפטית של ההיפוקמפוס ולזיכרון. אן. נוירול. 69, 819–830 (2011).

פאזו, ד 'ואח'. עמילואיד-β פיקומולרי מווסת באופן חיובי את הפלסטיות הסינפטית והזיכרון בהיפוקמפוס. J. Neurosci. 28, 14537–14545 (2008).

Lawrence, J. L. et al. ויסות של Ca 2+ פרה-סינפטי, פלסטיות סינפטית והתניית פחד קונטקסטואלית על ידי מקטע β-עמילואיד-N-טרמינלי. J. Neurosci. 34, 14210–14218 (2014).

Schonherr, C. et al. יצירת פפטידים עמילואידים β קטועי N-טרמינליים של צבירה על ידי meprin β תלויים בספציפיות הרצף באתר המחשוף. מול. נוירודגנר. 11, 19 (2016).

שיר, ד.ק. ואח '. שינויים התנהגותיים ונוירופתולוגיים הנגרמים על ידי הזרקה מרכזית של חלק קרבוקסילי-טרמינלי של חלבון מבשר β-עמילואיד בעכברים. J. Neurochem. 71, 875–878 (1998).

Nalbantoglu, J. et al. פגיעה בלמידה ו- LTP בעכברים המבטאים את מסוף הקרבוקסי של חלבון מבשר העמילואיד של אלצהיימר. טֶבַע 387, 500–505 (1997).

ברגר-סוויני, ג 'ואח'. ליקויים בלמידה ובזיכרון המלווים בניוון עצבי בעכברים מהונדסים לתחנת הקרבוקסיל של חלבון המבשר העמילואיד. מילת המוח. מול. מילת המוח. 66, 150–162 (1999).

Lauritzen, I. et al. צבירה תוך-טבעית של קטע β-CTF של APP (C99) מעוררת פתולוגיה ליזוזומלית-אוטופגית בלתי תלויה ב- Aβ. אקטה נוירופתול. 132, 257–276 (2016).

Ghosal, K. et al. מאפיינים פתולוגיים דמויי מחלת אלצהיימר בעכברים מהונדסים המבטאים את התחום התאי-תאי. Proc. Natl Acad. מדענית. ארה"ב 106, 18367–18372 (2009).

Giliberto, L., d'Abramo, C., Acker, C. M., Davies, P. & amp D'Adamio, L. ביטוי טרנסגני של תחום החלבון התאי-תאי של עמילואיד-β אינו גורם לתכונות דמוית מחלת אלצהיימר. in vivo. PLoS ONE 5, e11609 (2010).


הכלאה במולקולות המכילות קשרים כפולים ומשולשים

ניתן להשתמש ב- sp 2, sp הכלאות ו- pi-bonding כדי לתאר את הקשר הכימי במולקולות בעלות קשרים כפולים ומשולשים.

מטרות למידה

תאר את תפקיד ההכלאה ביצירת קשרים כפולים ומשולשים.

תיקי המפתח

נקודות מפתח

  • מסלול היברידי חדש נוצר כאשר מערבבים אורביטלים אטומיים תהליך זה נקרא הכלאה.
  • ההתקשרות באתן (המכילה C = C) מתרחשת עקב הכלאה sp 2 בכל אחד מאטומי הפחמן.
  • למולקולות בעלות קשרים משולשים, כגון אצטילן, יש שני קשרי pi וקשר סיגמא אחד.

מושגי מפתח

  • הכלאה: ערבוב אורביטלים אטומיים ליצירת אורביטלים היברידיים חדשים המתאימים לתיאור האיכותי של תכונות הקשר האטומי
  • קשר משולש: קשר קוולנטי שבו שלושה זוגות אלקטרונים (במקום הרגיל) משותפים בין שני אטומים הנפוצים ביותר בין אטומי פחמן ואטומי פחמן או חנקן המסומל בנוסחאות כ- ≡
  • קשר פי: אינטראקציות כימיות קוולנטיות כאשר שתי אונות של מסלול אטומי (p) מעורב חופפות שתי אונות של המסלול האטומי (p) המעורב האחר
  • קשר כפול: קשר קוולנטי שבו שני זוגות אלקטרונים (במקום הרגילים) משותפים בין שני אטומים הנפוצים ביותר בין אטומי פחמן לאטומי פחמן, חמצן או חנקן

בכימיה, הכלאה היא הרעיון של ערבוב אורביטלים אטומיים ליצירת אורביטלים היברידיים חדשים המתאימים לתיאור תכונות הקשר. אורביטלים כלאיים שימושיים מאוד בהסבר של צורתם של אורביטלים מולקולריים עבור מולקולות, והם חלק בלתי נפרד מתאוריית קשר הערכיות.

הכלאיים נקראים על שם האורביטלים האטומיים המעורבים בהכלאה. במתאן (CH4) למשל, קבוצה של sp 3 אורביטלים נוצרת על ידי ערבוב של s- ושלושה p-אורביטלים על אטום הפחמן. האורביטלים מכוונים לעבר ארבעת אטומי המימן, הממוקמים בקודקודים של טטרהדרון רגיל.

אתן (ג2ח4) יש קשר כפול בין הפחמנים. עבור מולקולה זו, פחמן יעשה הכלאה SP 2. בהכלאה sp 2, מסלול 2s מתערבב עם שניים בלבד משלושת האורביטלים הזמינים של 2p, ויוצרים בסך הכל 3 sp 2 אורביטלים כשנותר מסלול p אחד. באתילן (אתן), שני אטומי הפחמן יוצרים קשר סיגמא על ידי חפיפה של שני אורביטלים sp 2 כל אטום פחמן יוצר שני קשרים קוולנטיים עם מימן על ידי s-sp 2 החופפים כולם בזוויות של 120°. קשר ה- pi בין אטומי הפחמן נוצר על ידי חפיפה של 2p-2p.קשרי המימן-פחמן כולם בעלי חוזק ואורך שווים, מה שמסכים לנתונים ניסיוניים.

קשרים מרובים יכולים להתרחש גם בין אטומים שונים. כאשר שני אטומי ה-O מועלים לצדדים מנוגדים של אטום הפחמן בפחמן דו חמצני, אחד מאורביטלי ה-p בכל חמצן יוצר קשר פי עם אחד מאורביטלי ה-p של הפחמן. במקרה זה, הכלאה sp מובילה לשני קשרים כפולים.

הכלאה sp2: באתן, פחמן sp 2 היברידי, כיוון שנדרש קשר π (pi) אחד לקשר הכפול בין הפחמנים, ורק שלושה קשרים σ נוצרים לכל אטום פחמן.

מבנה אתן: לאתן יש קשר כפול בין הפחמנים.

הכלאת sp מסבירה את הקשר הכימי בתרכובות עם קשרים משולשים, כגון אלקינים במודל זה, האורביטל 2s מתערבב רק עם אחד משלושת ה-p-אורביטלים, וכתוצאה מכך שני אורביטלים sp ושני-p-אורביטלים שנותרו. הקשר הכימי באצטילן (אתין) (C2ח2) מורכב מחפיפה של sp-sp בין שני אטומי הפחמן היוצרים קשר סיגמא, כמו גם משני קשרי pi נוספים הנוצרים מחפיפה של p-p. כל פחמן נקשר גם למימן בחפיפה של sigma s-sp בזוויות של 180°.

מבנה לואיס של אתין, המכיל קשר משולש: אורביטלים הכלאיים sp משמשים לחפיפה עם אורביטלים של מימן 1 ועם אטום הפחמן השני. שאר ה-אורביטלים p שאינם הכלאיים חופפים לקשר הפאי הכפול והמשולש.

sp הכלאה: במודל זה, האורביטל 2s מתערבב רק עם אחד משלושת ה-p-אורביטלים, וכתוצאה מכך שני אורביטלים sp ושני-p-אורביטלים נותרים ללא שינוי.


ביטוי גנים

ביטוי של מידע גנטי הכלול בגנים שלך נשלט בחלקו על ידי חלבונים מיוחדים הנקראים גורמי שעתוק, הנקשרים ל-DNA. הפעילות של גורמי שעתוק יכולה להיות מווסתת על ידי אורח החיים שלך, כולל הרגלי התזונה שלך. לדוגמה, החומר הצמחי בתזונה שלך מכיל מולקולות קטנות שאין להן תפקוד תזונתי חיוני לכאורה, אך עם זאת יש להן השפעות ביולוגיות. חלק מהתרכובות הללו נקשרות לגורמי שעתוק בתאים שלך, מה שגורם לגורמי התעתוק להיצמד ל-DNA ולעורר או לעכב ביטוי של גן מסוים. בדרך זו, הרכב התזונה שלך יכול להשפיע על ביטוי המידע הגנטי שלך.