Abitur Hamburg Chemie 2026 · GK · Antikörpertherapie

Antikörpertherapie

Antikörper sind Bestandteile des Immunsystems des Körpers, die an der Abwehr eingedrungener Krankheitserreger sowie der Zerstörung veränderter körpereigener Strukturen beteiligt sind. Um gezielt bestimmte Krankheiten zu behandeln, werden sie inzwischen auch synthetisch hergestellt.

Material 1: Aufbau und Funktionsweise von Antikörpern

Ein Antikörper besteht aus zwei identischen Paaren einer schweren und einer leichten Peptidkette, die zu einer Y-förmigen Struktur miteinander verknüpft sind (Abb. 1). Für die Funktion des Antikörpers muss diese Y-Form möglichst stabil sein. Dies wird unter anderem durch Disulfidbrücken erreicht.

Am Ende der Peptidketten befinden sich variable Bereiche (V), die sogenannten Antigenbindungsstellen. Diese Bereiche sind wichtig für die Immunabwehr. Krankheitserreger besitzen an ihrer Oberfläche bestimmte Strukturen, die sogenannten Antigene. An diese Strukturen binden die Antigenbindungsstellen der Antikörper und fixieren damit die Krankheitserreger. Diese Fixierung zwischen Antigenbindungsstelle und Antigen kann man sich modellhaft wie eine Schlüssel-Schloss-Passung vorstellen: Sie passen perfekt ineinander (Abb. 2).

Material 2: Liste ausgewählter proteinbildender Aminosäuren

Name · Systematischer Name

Alanin · 2-Aminopropansäure

Glutaminsäure · 2-Aminopentandisäure

Lysin · 2,6-Diaminohexansäure

Valin · 2-Amino-3-methylbutansäure

Serin · 2-Amino-3-hydroxypropansäure

Leucin · 2-Amino-4-methylpentansäure

Material 3: Intermolekulare Wechselwirkungen zwischen Antigen und Antikörper

Um ein Antigen zu fixieren, müssen zwischen der Oberfläche des Antigens und der variablen Region des Antikörpers intermolekulare Wechselwirkungen ausgebildet werden. Für diese reversible Anlagerung eines Antigens an einer der variablen Regionen des Antikörpers sind dabei die Reste der Aminosäuren-Bausteine von Antigen und Antikörper von entscheidender Bedeutung. Es bilden sich die gängigen Wechselwirkungen zwischen Peptidketten, die in Summe über die vielen Kontakte zwischen den Oberflächen zu einer spezifischen und starken Anhaftung führen.

Material 4: Untersuchungen zur Stabilität von Antikörpern

Die Antikörpertherapie ist ein neues Feld der Medizin. Dafür werden gezielt spezielle Antikörper entwickelt. Eine Schwierigkeit bei der Anwendung dieser Therapieform ist die Stabilität der Antikörper bei der Lagerung. Ändert sich die räumliche Struktur des Antikörpers auch nur minimal, ist er oft nicht mehr in der Lage, Antigene zu binden. In diesem Zusammenhang wurden Untersuchungen zur pH- und Temperaturstabilität eines neu entwickelten Antikörpers durchgeführt.

In einem Vorversuch wurde die Bindungsfähigkeit des Antikörpers an ein bestimmtes Antigen gemessen und diese als 100 % definiert. Dann wurde eine definierte Menge Antikörper jeweils 40 Tage bei verschiedenen Temperaturen und pH-Werten aufbewahrt und die Bindungsfähigkeit erneut gemessen. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Bindungsfähigkeit bei einer Lagerung im Kühlschrank und bei pH = 5,5 und pH = 7,4 kaum beeinträchtigt wird. Bei pH = 3,0 kommt es zu einer deutlichen Verminderung, bei pH = 8,5 zu einer leichten Verminderung der Bindungsfähigkeit. Bei 50 °C ist nach 40 Tagen kaum noch eine Bindungsfähigkeit vorhanden.

1

Analysieren Sie die modellhafte Darstellung des Antikörpers in Abbildung 1 im Hinblick auf die Darstellung der vier Strukturebenen eines Proteins (M 1). [8 BE]

2

Formulieren Sie eine Reaktionsgleichung in Strukturformelschreibweise für die formale Bildung eines Dipeptids aus zwei selbstgewählten Aminosäuren aus Material 2.

Ordnen Sie die Reaktion begründet einem Reaktionstyp zu (M 2). [6 BE]

3

Ergänzen Sie in Abbildung 3 geeignete Aminosäurereste des Antikörpers, die mit den dargestellten Aminosäureresten des Antigens Wechselwirkungen ausbilden können (M 2, M 3). Beschreiben Sie diese Wechselwirkungen. Beurteilen Sie die von Ihnen ergänzte Abbildung 3 anhand von drei Aspekten im Hinblick auf die modellhafte Darstellungsweise (M 2, M 3). [10 BE]

4

Erklären Sie die veränderten Bindungsfähigkeiten der Antikörper bei unterschiedlichen Lagerungsbedingungen (M 1, M 4). [6 BE]