next up previous contents
Nächste Seite: Wechselwirkungen zwischen Molekülen Aufwärts: Grundlagen Vorherige Seite: Grundlagen   Inhalt

Änderungen der molekulare Struktur und Geometrie

Organische Moleküle in Lösung unterliegen vielfältigen Veränderungsprozessen. Zum einen kann sich die chemische Struktur, zum anderen die Molekülgeometrie verändern. Weiterhin haben elektrostatische Wechselwirkungen Einfluß auf Moleküle.
Variation der chemischen Struktur

Chemische Bindungen unterscheidet man in elektrostatische (Ionenbindung Wasserstoffbrückenbindung) und kovalente Bindungen. Die kovalenten Bindungen definieren Topologie des Moleküls (siehe Grafik).
\includegraphics {struktur.eps}
Strukturelle Änderungen können nur durch Bilden / Brechen von kovalenten Bindungen erfolgen. Dafür muß viel Energie aufgewendet werden. In einem normalen Umfeld wie dem menschlichen Körper würden diese Reaktionen so nicht stattfinden. Es muß also eine Katalyse der Reaktion erfolgen, d.h. das Herabsetzen der Aktivierungsenergie. Der Körper hat daher die Möglichkeit durch Regulation der Katalysatoren3 gezielt Reaktionen im Körper zu steuern. Für das Dockingproblem ergibt sich, daß sich die Moleküle bindungstopologisch nicht verändern (nur Protonierungszustand ändert sich mit ph - Wert der Lösung).
Variation der Molekülgeometrie:

Bei einem Molekül handelt es sich um ein dreidimensionales Objekt, welches im 3D Raum eingebettet ist. Daher ergeben sich verschiedene geometrische Möglichkeiten, das Molekül zu verändern, z.B. durch Rotation, Translation, etc. Jede dieser geometrischen Transformationen wird Freiheitsgrad genannt. Für das Docking sind einige ``innere'' Freiheitsgrade wie Bindungslänge und Bindungswinkel, sowie ``äußere'' Freiheitsgrade wie der Torsionswinkel wichtig. Diese Freiheitsgrade geben an, wie sich ein Molekül (z.B. ein Ligand) im Raum bewegen und wie es mit anderen Molekülen (z.B. einem Rezeptor) wechselwirken kann. Jeder dreidimensionalen Konformation, die durch die Freiheitsgrade gegebenen ist, kann eine Energie zugeordnet werden. Je geringer die Energie, desto wahrscheinlicher liegt ein Molekül in dieser Form vor, je größer die Energie, desto unwahrscheinlicher.
\includegraphics [angle=180]{geometrie.eps}
In der obigen Grafik sind zwei dreidimensionale Darstellung eines Moleküls gezeigt. Links in ``Keilschreibweise'', rechts in Fischerprojektion. Durch die Keilschreibweise können räumliche Anordnungen im Zweidimensionalen dargestellt werden (hier : Molekül A ragt in die Ebene nach hinten, während Molekül D nach vorne aus der Ebene heraus ragt, B und C liegen in der Ebene. Die Fischerprojektion eignet sich u.a. zur Darstellung von Torsionswinkel (hier: Moleküle B und C stehen senkrecht zur Darstellungsebene, zwischen A und D ist der Torsionswinkel eingezeichnet).

next up previous contents
Nächste Seite: Wechselwirkungen zwischen Molekülen Aufwärts: Grundlagen Vorherige Seite: Grundlagen   Inhalt

2000-04-20