Química Orgánica 2 · Hidrólisis y esterificación
La penicilina G acila la serina: apertura del anillo β-lactámico
Condiciones: transpeptidase active site (serine nucleophile)
Dibuja este problema tú mismo
Arrastra desde los electrones que se mueven hasta donde van, o toca uno y luego el otro. Cada flecha se revisa; Pista te ayuda cuando te atascas. No necesitas cuenta.
El mecanismo, paso a paso
Siguiente reproduce las flechas curvas de cada paso y las explica. Los pasos escritos están abajo.
Leer los 3 pasos escritos
La serina ataca el carbonilo β-lactámico
Normalmente la transpeptidasa usa esta serina para cortar el extremo D-Ala–D-Ala de una cadena de peptidoglicano, y la penicilina imita ese sustrato. Una base general del sitio activo, representada como 1H-imidazol (modelo supuesto), retira el protón O–H de la serina mientras el oxígeno se adiciona al carbonilo β-lactámico; el anillo fusionado de cuatro miembros está tensionado y su nitrógeno piramidal apenas dona hacia el C=O, así que esta amida es inusualmente electrófila.
Las flechas curvas
- El nitrógeno básico del anillo de imidazol arranca el protón del hidroxilo de la serina.
- El par del enlace O–H se convierte en el nuevo enlace entre el oxígeno de la serina y el carbono carbonílico β-lactámico.
- El par π del C=O pasa al oxígeno y se forma el oxianión tetraédrico.
Se abre el anillo β-lactámico
El oxianión vuelve a formar el C=O y se rompe el enlace C–N del anillo de cuatro miembros, lo que libera la tensión del anillo. Al salir, el nitrógeno toma el protón del imidazolio, de modo que termina como el N–H neutro del anillo de tiazolidina y no como un anión amiduro.
Las flechas curvas
- El par solitario del oxianión reconstruye el enlace π del carbonilo.
- Se rompe el enlace C–N tensionado del anillo y su par forma un enlace N–H con el protón del imidazolio.
- El par del enlace N–H del imidazolio regresa al nitrógeno y regenera la base.
Éster peniciloil–serina
Ahora la serina es un éster de la penicilina abierta: la peniciloil–enzima. El aducto, voluminoso y rígido, impide que el agua llegue al éster, así que la desacilación es extremadamente lenta y la enzima queda inactiva; se detiene el entrecruzamiento de la pared celular bacteriana. Los tres estereocentros conservan su configuración porque ninguno se ve afectado.
Qué vas a practicar
Dibuja cómo la penicilina G inactiva una transpeptidasa: ataque asistido por base del oxígeno de la serina sobre el carbonilo β-lactámico y luego apertura del anillo, en la que el nitrógeno de la lactama toma un protón, para dar el éster peniciloil–serina.
Acabas de dibujar cada flecha de este problema.
Cada uno de los 5349 problemas de Orgánica 1 y 2 funciona así: comentarios en cada flecha, pistas cuando te atascas y un modo examen sin pistas. Gratis con una cuenta, sin tarjeta.
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