1 Einleitung 1 - bei DuEPublico - Universität Duisburg-Essen

Einleitung
Nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip von Fischer liegt das aktive Zentrum eines Enzyms, der
Rezeptor, in einer räumlich präorganisierten Matrix vor und bindet nur solche Substrate, die
hinsichtlich ihrer Größe, ihrer Form und ihrer Bindungsmotive komplementär zum ihm sind
(Abbildung 1.1). [4] Die erweiterte induced fit-Theorie von Koshland berücksichtigt, dass die
Struktur des aktiven Zentrums vieler Enzyme deutlich durch die Wechselwirkung mit einem
Substrat verändert wird. [5] Ihr zufolge kommt es während der Enzym-Substrat-
Komplexbildung zu einer substratinduzierten und substratspezifischen Struktur- oder
Konformationsänderung im Enzym, die zu komplementären Zuständen führt
(Abbildung 1.2). [6]
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Abbildung 1.2: Schematische Darstellung der induced fit-Theorie.
Neben der molekularen Erkennung ist die Selbstorganisation, die spontane Ausbildung von
Überstrukturen auf Basis zwischenmolekularer Kräfte, das zweite wichtige Konzept der
supramolekularen Chemie. Durch Selbstorganisation wird in biologischen Systemen die
Verknüpfung von Struktur und Funktion der Proteine erreicht, da die Ausbildung von
Sekundär-, Tertiär- und Quartärstrukturen eine Folge von zwischenmolekularen Kräften
zwischen den Aminosäurebausteinen ist.
Die Leistungsfähigkeit der Kombination der beiden Konzepte der supramolekularen Chemie
wird am Aufbau der DNA deutlich. [7] Die molekulare Erkennung der Basen Adenin und
Thymin, sowie Guanin und Cytosin, beruht auf der selektiven Ausbildung von
Wasserstoffbrückenbindungen und führt zur Ausbildung des DNA-Doppelstrangs, der durch
Selbstorganisation, die eine Folge von intramolekularen π-π-Wechselwirkungen zwischen den
aromatischen Systemen der Basen ist, eine helikale Struktur einnimmt. [8]
Das Ziel der supramolekularen Chemie ist es, durch die Synthese und das Studium von
einfachen Modellsystemen, die zur molekularen Erkennung und Selbstorganisation fähig sind,
neue Erkenntnisse über komplizierte supramolekulare Systeme zu erlangen und diese für das
Design neuer Werk- und Wirkstoffe nutzbar zu machen.
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