Furka Árpád

VII. Az eljárás fontos sajátságai

A rendkívüli hatékonyság

A megosztásos-keveréses eljárás legfontosabb tulajdonsága a rendkívüli hatékonyság, amit jól jellemezhet a következő összehasonlítás. Abban az időben, amikor a módszer elve született, az ismert szerves vegyületek száma, tehát azon vegyületek száma, amelyeket a szerves kémia egész előző története során előállítottak vagy leírtak, mintegy 10 millió volt. Az új módszerünkkel egyetlen hét alatt több vegyületet (mintegy 64 millió peptidet!) lehetett ennél előállítani. Vajon mire lehet visszavezetni ezt a soha nem is remélt hatékonyságot? Ha újra rápillantunk az előállítási folyamatot szemléltető animációra, azt látjuk, hogy az első kapcsolási lépés során három új anyag keletkezik. Ezek a hordozóhoz kapcsolt aminosavak.

Az összekeverés és a porciózás után mindhárom adagban megjelenik mindhárom anyag. Ennek az a következménye, hogy a második kapcsolási lépésben mindegyik adagban 3 új anyag keletkezik (három hordozóhoz kötött dipeptid) annak ellenére, hogy mindegyik adagon csak egy kapcsolást hajtunk végre. A három adagban tehát összesen 9 dipeptid képződik. Ha a megosztást és a három aminosavval való kapcsolást még kétszer megismételjük, előbb 27 tripeptidhez, végül 81 tetrapeptidhez jutunk. A szintézis során befektetett munka mennyiségét legjobban a végrehajtott egyedi kapcsolások számával fejezhetjük ki. Ezt úgy kaphatjuk meg, ha a feltételezett négy kapcsolási lépés során elvégzett kapcsolások számát összeadjuk.

3 + 3 + 3 + 3 = 12

A keletkezett vegyületek számát viszont úgy számíthatjuk ki, ha az egyes lépések során elvégzett kapcsolások számát összeszorozzuk.

3 x 3 x 3 x 3 = 81

Azaz, míg a megosztásos-keveréses szintézis során a befektetendő munka csupán lineárisan növekszik, addig a képződő vegyületek száma exponenciálisan nő a kapcsolási lépések számával. Ez a kivételesen nagy hatékonyság magyarázata.

A hatékonyságot egy gyakorlati példával is illusztrálhatjuk. Az egyszerűség kedvéért maradjunk ismét a peptideknél. Ha minden kapcsolási lépésben 20 aminosavval dolgoznánk, és ezt a 20-20 kapcsolást minden nap elvégeznénk (ami egyébként nem különösebben megerőltető, ha 20 reakcióedényben minden műveletet párhuzamosan végzünk), az eltelt napok számától függően a következő számú peptidet állíthatnánk elő:

2 nap 400 dipeptid
3 nap 8 ezer tripeptid
4 nap 160 ezer tetrapeptid
5 nap 3 millió 200 ezer pentapeptid
6 nap 64 millió hexapeptid
7 nap 1 milliárd 280 millió heptapeptid

A sort lehetne folytatni, de a szintézis során megmozgatandó anyagmennyiségek és oldószertérfogatok már így is meghaladnák a szokásos laboratóriumi léptéket. Ez azt jelenti, hogy az előállítandó új vegyületek számát már nem a rendelkezésre álló munkaidő, hanem a szükséges anyagmennyiség korlátozza. Hogy egy végtelenül szélsőséges példát is említsünk, és egyben visszautaljunk a IV. részben említett 245-ös tagszámú fehérjékhez, egy vegyész minden további nélkül feláldozhatna életéből 245 napot arra, hogy egy ilyen fehérjetárat előállítson, sajnos azonban a világegyetem anyaga, beleértve őt magát is, sokkal előbb elfogyna, mintsem a tár elkészülne.