Vraag 11Gifblaar

In Zuid-Afrika groeit de gifblaar, een plant die giftig is figuur 1 voor veel dieren. In 1944 slaagde de Zuid-Afrikaanse onderzoeker Marais erin de gifstof uit deze plant te isoleren: fluorethaanzuur (zie figuur 1). Om de molecuulformule van de gifstof te bepalen, gebruikte Marais onder andere een element-analyse. Bij een van de proeven werd hiervoor het fluorethaanzuur met behulp van een calciumhydroxide-oplossing omgezet tot de geconjugeerde base fluorethanoaat. Bij indampen ontstond hieruit calciumfluorethanoaat.

Marais bepaalde ook de LD -waarde van fluorethaanzuur bij konijnen 50 door ze gedroogde bladeren van de gifblaar te voeren. De LD -waarde is de dosis waarbij 50% van de dieren die eraan zijn 50 blootgesteld, sterft. Deze dosis bedroeg 0,40 mg fluorethaanzuur per kg lichaamsgewicht. Het blad van de gifblaar bevat gemiddeld 90 µg F per g gedroogd blad. Dit fluor is uitsluitend aanwezig in fluorethaanzuur.

De Engelse onderzoeker R.A. Peters heeft rond 1950 baanbrekend onderzoek gedaan naar de biochemische werking van fluorethaanzuur. Hij ontdekte dat de citroenzuurcyclus niet meer functioneert in cellen waaraan fluorethaanzuur is toegevoegd. In figuur 2 is een gedeelte van de gewone citroenzuurcyclus schematisch weergegeven. figuur 2 Acetyl –S– CoA is ontstaan door een condensatiereactie van co-enzym A ( HS –CoA) met ethaanzuur. Een SH -groep van co-enzym A wordt hierbij omgezet tot een zogeheten thio-estergroep. Een thio-estergroep is vergelijkbaar met een gewone estergroep, waarin het enkelgebonden O -atoom is vervangen door een S -atoom. Peters ontdekte dat fluorethaanzuur de plaats inneemt van ethaanzuur in de citroenzuurcyclus, waardoor fluoracetyl –S– CoA wordt gevormd. In de volgende stap van de citroenzuurcyclus wordt fluoracetyl –S– CoA door het enzym citraat-synthase met oxaalazijnzuur omgezet tot fluorcitroenzuur ( C H FO ). 6 7 7

Na de vorming van fluorcitroenzuur treden in het actieve centrum van het enzym aconitase de volgende processen na elkaar op: stap 1: Een molecuul fluorcitroenzuur wordt omgezet tot een molecuul water en een molecuul fluor- cis -aconietzuur. stap 2: Vervolgens roteert het molecuul fluor- cis -aconietzuur 180° in het actieve centrum. stap 3: Daarna wordt het molecuul fluor- cis -aconietzuur met een molecuul water omgezet tot een molecuul trans -hydroxyaconietzuur. Het trans -hydroxyaconietzuur kan niet meer loskomen uit het actieve centrum, waardoor de stofwisseling van een dier dat de plant eet, wordt ontregeld. In een molecuul trans -hydroxyaconietzuur staan de COOH -groepen in een trans -configuratie ten opzichte van elkaar. Op de uitwerkbijlage is de omzetting van fluor- cis -aconietzuur volgens stap 3 onvolledig weergegeven.

Voer de volgende opdrachten uit: − Geef in het omkaderde deel met pijlen weer hoe elektronenparen worden verplaatst. − Teken de ontbrekende atomen/atoomgroepen in trans -hydroxyaconietzuur.