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NaturstoffeZoomA-Z

Fachgebiet - Organische Chemie, Biochemie

Allgemeine Bezeichnung für organische Verbindungen natürlichen Ursprungs, d.h. Substanzen, die von Tieren, Pflanzen oder Mikroorganismen gebildet und daraus isoliert werden können.

Die Einteilung der Naturstoffe erfolgt nach unterschiedlichen Kriterien:

Naturstoffe zeichnen sich durch eine große strukturelle Vielfalt aus. Deren Aufklärung ist eine der wesentlichen Aufgaben der Naturstoffchemie, die sich darüber hinaus auch mit der Isolierung, der Partial- oder Totalsynthese, der Aufklärung der Biogenese und der biomimetischen Synthese von Naturstoffen befasst. Eine eindeutige Abgrenzung zur organischen Chemie, den Biowissenschaften (Biotechnologie, Molekularbiologie) oder der pharmazeutischen Wirkstoffforschung ist heute kaum noch möglich. Für die Gesamtheit dieser Forschungsrichtungen wurde daher der Begriff der bioorganischen Chemie geprägt.

Besondere Bedeutung haben Naturstoffe in der Pharmazie: Über 40% aller Medikamente leiten sich von natürlichen Strukturen ab.

Für die Gewinnung komplizierter natürlicher Verbindungen bzw. von Naturstoff-Derivaten spielen neben der oftmals teuren und aufwändigen totalsynthetischen Herstellung und klassischen biotechnologischen Verfahren zunehmend auch gentechnologische Methoden (siehe Gentechnologie) eine Rolle.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Heimische PflanzengifteLevel 245 min.

ChemieToxikologieToxine

Um nicht gefressen zu werden, haben viele Pflanzen im Laufe der Evolution Stoffe entwickelt, die beim Fressfeind einen unangenehmen Geschmack oder Vergiftungen erzeugen. Allen Pflanzen hat das nicht genutzt. Generell können Pflanzen in die Gruppen "gering giftig" und "stark giftig" eingeteilt werden. Vergiftungen durch gering giftige Pflanzen, wie z.B. Krokusse und Tulpen, äußern sich durch Hautreizungen und bei Verzehr durch Bauchschmerzen, Durchfall und Erbrechen. Vergiftungen von stärker giftigen Pflanzen dagegen können u.a. von Schweißausbrüchen, Krämpfen über Lähmungen bis hin zum Tod führen. In dieser Lerneinheit werden die Gifte verschiedener Pflanzen vorgestellt. Pflanzen, wie sie in unseren Vorgärten wachsen oder die wir sogar als Nahrung zu uns nehmen. Es wird auf den Grad der Giftigkeit hingewiesen und wie sich eine Vergiftung äußert.

1 - Einleitung zur Themenreise WirkstoffeLevel 245 min.

PharmazieArzneimittelThemenreise Wirkstoffe

Diese Lerneinheit gibt eine allgemeine Einführung in die Thematik der Wirkstoffsuche, von der Historie bis zur Moderne. Sie beschäftigt sich mit der historischen Fortentwicklung der Wirkstoffsuche, von der Volksmedizin über die Identifizierung von Leitstrukturen bis zur gezielten Konstruktion von Wirkstoffen am Computer. Außerdem werden Herz- und Kreislauferkrankungen, Krebs, bakterielle und virale Infektionskrankheiten als wichtige Indikationsgebiete der modernen Wirkstoff-Forschung einführend beschrieben.

Alkane: Vorkommen und BedeutungLevel 120 min.

ChemieOrganische ChemieAlkane

Diese Lerneinheit geht auf das Vorkommen von Alkanen ein, dabei wird ein Überblick über Erdöl, Polymere und Naturstoffe gegeben.

Quellen toxischer Substanzen im AlltagLevel 145 min.

ChemieToxikologieToxine

Diese Lerneinheit beschäftigt sich mit möglichen Quellen für Schadstoffe in der Umwelt des Menschen. Schadstoffe aus anthropogenen Quellen und der Nahrung werden vorgestellt. Besonderes Gewicht liegt auf legalen (Tabak, Alkohol) und illegalen Drogen.

Konzept der LeitstrukturLevel 260 min.

PharmaziePharmazeutische ChemieWirkstoffdesign

Die Suche nach neuen Wirkstoffen orientiert sich an den so genannten Leitstrukturen. Dieser Begriff bezeichnet den zwei- und dreidimensionalen Aufbau von Stoffen, die bereits einige der gewünschten Eigenschaften besitzen, aber andere vermissen lassen. Die meisten Leitstrukturen ergaben sich aus pflanzlichen, tierischen, mikrobiellen und körpereigenen Naturstoffen wie z.B. Neurotransmittern und Hormonen, wobei nur wenige der Vorlagen selbst als Arzneien zum Einsatz kommen. Eine ständig anwachsende Gruppe von Leitstrukturen wurde jedoch auch aus synthetischen Substanzen entwickelt, die klassisch in Tierversuchen auf biologische Wirksamkeit getestet wurden. Heute steht hierzu ein vollautomatisiertes Screening in Zellkulturen sowie molekularen Testsystemen zur Verfügung (High-Troughput-Screening, HTS).