downloaden - Scheikunde In Bedrijf

Docentenhandleiding
Les 3: De werking van antibiotica staat centraal. We zoomen steeds verder in. We starten met een
schematisch overzicht van de bouw van een bacteriecelwand. Uiteindelijk komen we uit bij de
moleculaire bouwstenen, zoals aminozuren. De werking van penicilline komt op een vereenvoudigde
wijze aan de orde. Leerlingen zullen de theorie als pittig ervaren. Door de stapsgewijze aanpak
denken we dat ze zich de theorie eigen kunnen maken. Wilt u precies weten hoe het zit kijk dan eens
bij: http://www.scq.ubc.ca/prescription-antibiotics-how-exactly-do-these-drugs-work/
Bij deze les geven we een verdiepinsgsmogelijkheid. Via Chris Oostenbrink van de VU hebben we de
beschikking gekregen over fraaie plaatjes van de interactie tussen penicilline en een enzym dat een
rol speelt in de opbouw van de bacteriecelwand. (dr. Chris Oostenbrink:
http://www.few.vu.nl/~oostnbrk/).
In C 2W 21 nov 2008 staat een artikel over antibiotica gebruik bij varkens. We geven de leerlingen nog
de suggestie om een bezoek te brengen aan http://fold.it. Op deze site staan games waarmee de
gunstigste 3-dimensionale structuur van eiwitten benaderd kan worden. Elke gamer kan – na enige
oefening – een bijdrage leveren aan serieus wetenschappelijk onderzoek. In de module werken we dit
verder niet uit. Een artikel over fold-it staat in Natuurwetenschap en Techniek nummer 3 (2009)
Les 4: De vorming van eiwitten vanuit aminozuren wordt besproken.
Aminozuren, eiwitten en peptidebinding komen aan de orde. Ook gaan we in op de hydrolyse van
eiwitten. Steeds weer komen we terug op de context. Hoe zit het met de eiwitbrug in de celwand van
een bacterie? Hoe kan het dat penicillinemoleculen kapot gaan voordat ze hun werk gedaan hebben?
Steeds geldt dat we de werkelijkheid zo nauwkeurig mogelijk volgen. Omdat de moleculaire
werkelijkheid vaak toch nog weer complexer is hebben we vereenvoudigingen toegepast.
Les 5: Centraal staat de synthese van Amoxicilline zoals DSM die uitvoert. Ook is er aandacht voor het
verschil tussen organische syntheses en enzymatische omzettingen. Leerlingen voeren zelf de laatste,
enzymatische, stap uit van de omzetting van penicilline G naar Amoxicilline. Chemicaliën, zoals (6-
APA en HPGM), zijn beschikbaar. Stuur – op tijd(!) - een mail naar: info@scheikundeinbedrijf.nl U
ontvangt dan z.s.m. informatie over de manier waarop de beginstoffen te verkrijgen zijn. Let op: ook
voor het onderzoek dat de leerlingen tijdens de lessen 7 t/m 9 doen zijn chemicaliën beschikbaar.
Als er nog tijd over is dan kunnen de leerlingen de bacterieremmende werking van Amoxicilline, 6-APA
en HPGM onderzoeken.
Een vraag die onze aandacht verder nog gehad heeft is waarom amoxicilline nu stabieler in de maag is
dan penicilline. Het antwoord – van dr. Jeroen Codée van de Universiteit Leiden – is niet opgenomen in
de leerlingentekst… Voor docenten is het wellicht wel interessant. Codée schreef:
“Wat betreft de zuurlabiliteit (want daar gaat het waarschijnlijk om als het om afbraak in de
maag gaat), is Peniciline G labieler tov amoxicilline. Waarschijnlijk wordt het PenG (en
andere penicilines) afgebroken door het openen van de labiele lactamring. Deze is labiel zoals
je weet en misschien ook wel uitlegt omdat het een vierkant is. Verder is stabilisatie van de
peptide band (het amide) moeilijk omdat resonantie in deze starre structuur moeilijker is
(d.w.z. de resonantiestructuur waarbij het lactam N electronen doneert aan de lactam C=O).
Het betreft dus een labiele peptide band, die onder zure condities geopend kan worden.
Amoxicilline is waarschijnlijk stabieler omdat het nog een animogroep heeft in zijn structuur
(in de tyrosine eenheid, de lactamringen zijn identiek natuurlijk). Dit interne amine is de
meest basische functie in het molekuul en zal dus in zuur milieu het eerst geprotoneerd
worden, met een postieve lading in het molecuul tot gevolg. Dit heeft dan weer een effect op
de basekarakter van het molecuul, namelijk dat protonering (van de lactam N, wat moet
leiden tot ringopening) moeilijker is, omdat het nou eenmaal moeilijker is om een molekuul
te protoneren dat al positief geladen is. Amoxicilline heeft dus een "bufferende" amino
groep.”
Les 6: De functie en werking van enzymen wordt uitgediept. Reactie-energie, activeringsenergie en het
effect van een enzym komen aan de orde. In de module Scooter is al aandacht gegeven aan ‘actief
complex’. Daarop kan eventueel worden teruggegrepen. Er is aandacht voor de vraag hoe bedrijven
aan enzymen komen. En hoe ze oplossingen testen op enzymactiviteit.
In deze les krijgen de leerlingen een aantal voorbeelden van enzymreacties, o.a. een peptidase, een
protease en een fosfatase. Prachtig achtergrondmateriaal over enzymen is te vinden op:
http://www.vib.be/InfoEdu/Nl/Educatief+materiaal/. Op deze site staan uitstekend leesbare
brochures, bijvoorbeeld: “Enzymen: in je lijf en in je leven.”
Module Antibiotica: afgesloten 29 augustus 2009 iv
Reacties: info@scheikundeinbedrijf.nl