Chemistry Labs

Hoá sinh và hoá học y sinh

Phản ứng trực giao sinh học (bioorthogonal)

Hoá học trực giao sinh học dùng phản ứng chọn lọc có thể diễn ra trong môi trường sinh học mà không gây nhiễu đáng kể hoá sinh tự nhiên.

1 THCS2 THPT3 Đại học4 Nâng cao5 Nghiên cứu

Trực giácTrực giác: ý tưởng cốt lõi

Hoá học trực giao sinh học dùng phản ứng chọn lọc có thể diễn ra trong môi trường sinh học mà không gây nhiễu đáng kể hoá sinh tự nhiên.

Khám phá mô hình sơ đồ; hình minh hoạ khái niệm, không thay thế bằng chứng thực nghiệm.

Phổ thôngMức phổ thông: khái niệm chính và ứng dụng đầu tiên

Định nghĩa: Khái niệm cốt lõi

Phân tử sinh học trước hết được gắn nhóm chức ngoại lai; đầu dò bổ sung sau đó tạo liên hợp cộng hoá trị. SPAAC và nối tetrazine là các họ phản ứng phổ biến.

Azide và alkyne vòng căng là các nhóm nhỏ gọn. Phản ứng phải chọn lọc trong nước, ở nhiệt độ và nồng độ sinh lý, không tấn công nhóm chức tự nhiên.

Thuật ngữ và ý nghĩa
Thuật ngữDiễn giải
AzideNhóm chức nhỏ, không tự nhiên, ổn định trong nhiều môi trường sinh học.
Alkyne vòng căngAlkyne căng vòng phản ứng nhanh với azide không cần đồng.
Nối tetrazinePhản ứng cộng vòng nhu cầu electron nghịch rất nhanh, thường với trans-cyclooctene.

Ví dụ: Vận dụng

Vì sao phản ứng chọn lọc cao trong đệm có thể thất bại khi đánh dấu tế bào sống?

Lời giải

Nhóm chức có thể kém bền hoặc khó tiếp cận; đầu dò không vào tế bào; phân tử cạnh tranh hoặc độc tính có thể hạn chế chuyển hoá hữu ích.

Đại họcĐại học: mô tả định lượng

azide+strained alkyne→triazole conjugate\text{azide}+\text{strained alkyne}\rightarrow\text{triazole conjugate}

Chọn phản ứng cần cân bằng tốc độ, độ bền chất phản ứng, chọn lọc và dễ gắn vào phân tử sinh học; không một hoá học nào tối ưu mọi nơi.

Nâng caoNâng cao: giả định và cơ chế chi tiết

Ở biên giới, chọn phản ứng gắn với mã hoá di truyền, phân phối, độ bền quang và môi trường nội bào. Tetrazine nhanh và cộng vòng căng vẫn bổ sung cho nhau.

Nghiên cứuBiên giới nghiên cứu: câu hỏi mở và thực hành hiện nay

Điều gì định nghĩa một phản ứng sinh trực giao (bioorthogonal)?

Cặp chất nào phản ứng trong cycloaddition azide–alkyne kích hoạt bằng sức căng (SPAAC)?

Tài liệu tham khảo