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RöntgenstrukturanalyseZoomA-Z

Fachgebiet - Analytische Chemie

Röntgenstrukturanalyse ist die Bestimmung der Struktur eines kristallinen Stoffes im atomaren Bereich mittels Beugung geeigneter Strahlung am Kristallgitter.

Man verwendet hierfür monochromatische Röntgenstrahlung, die sich verhältnismäßig einfach als charakteristische Röntgenstrahlung einer Röntgenröhre erzeugen lässt. Meist kommt die Molybdän-Kα-Strahlung zum Einsatz, da deren Wellenlänge 73,01 pm  optimal für die Beugung an C-C-Bindungen geeignet ist. Alternativ lassen sich auch Neutronenstrahlen oder Synchrotronstrahlung zur Strukturaufklärung verwenden.

Idealerweise wird die Beugung an einem Einkristall durchgeführt (Kristallstrukturanalyse), es ist aber auch die Beugung an kristallinen Pulvern möglich. Diese liefert allerdings weniger genaue Informationen als die Beugung am Einkristall.

Die Kristallstruktur wird aus dem beobachteten Beugungsmuster der Röntgenstrahlen mittels spezieller Software am Computer berechnet. Die Beugungsmaxima geben Aufschluss über die Geometrie der Elementarzelle und die Anordnung der Atome innerhalb dieser Elementarzelle.

Die Beugung der Röntgenstrahlen erfolgt nicht an den Atomkernen sondern an den Elektronen (Rumpf- und Bindungselektronen). Daher lassen sich Wasserstoffatome nur sehr schwer lokalisieren und werden i.A. dem Strukturmodell auf idealisierten Lagen hinzugefügt. Mit Hilfe von Neutronenbeugungsanalyse ist deren Lokalisierung hingegen möglich, da Neutronenstrahlung mit dem Atomkern in Wechselwirkung tritt.

Siehe auch: Röntgenbeugungsanalyse

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Strukturbasiertes WirkstoffdesignLevel 260 min.

PharmaziePharmazeutische ChemieWirkstoffdesign

Im Gegensatz zum kombinatorischen Ansatz des Wirkstoffdesigns, der auf dem Screening einer großen Zahl von Verbindungen beruht, die nach dem Zufallsprinzip synthetisiert wurden, beruht das strukturbasierte Design, wie der Name schon sagt, auf der Kenntnis der Struktur des Targets und/oder anderer bereits bekannter Wirkstoffe. Im ersten Fall steht daher das Screening, im zweiten Fall das Design im Vordergrund. Der strukturbasierte Ansatz wird daher auch als rationales oder gezieltes Wirkstoffdesign bezeichnet. Er beruht auf der grundlegenden Annahme, dass die Wirkung einer Substanz von ihrer mehr oder weniger intensiven Bindung an das Target-Molekül herrührt. Man nimmt weiter an, dass sich die beiden Moleküle in dieser als aktiv oder gebunden bezeichneten Konformation sowohl geometrisch als auch chemisch zueinander komplementär verhalten und dadurch die Bioaktivität bedingen. In den meisten Fällen erreicht eine Substanz nur dann eine biologische Wirkung, wenn sie sich in die spezifische Bindungstasche eines Targets einpasst und andockt (z.B. im aktiven Zentrum eines Enzyms) und damit den Zugang des natürlichen Liganden unterbindet.

Einführung in das Wirkstoffdesign (Drug Design)Level 145 min.

PharmaziePharmazeutische ChemieWirkstoffdesign

Einführung und Geschichte des Wirkstoffdesigns

4.4 - Grippe - Neuraminidase - Aktives ZentrumLevel 490 min.

PharmazieArzneimittelThemenreise Wirkstoffe

In dieser Lerneinheit wird die Struktur des Enzyms Neuraminidase, eines der beiden Influenza-Oberflächen-Antigene, und seines aktiven Zentrums ausführlich behandelt. Außerdem werden die Wechselwirkungen zwischen der Influenza-Neuraminidase und ihrem natürlichen Substrat Sialinsäure detailliert beschrieben.

4.1 - 4.5 - Grippe (gesamt)Level 4100 min.

PharmazieArzneimittelThemenreise Wirkstoffe

Diese Lerneinheit beschäftigt sich ausführlich mit dem Thema Influenza. Sie enthält sowohl allgemeine Informationen zum Thema Grippe wie auch detaillerte Beschreibungen des Aufbaus von Influenza-Viren und deren Lebenszyklus. Außerdem wird die Struktur eines der beiden Influenza-Oberflächenantigene, das Protein Neuraminidase und dessen aktives Zentrum, ausführlich behandelt. Den Abschluss bildet die Erläuterung der Entwicklung eines antiviralen Grippemedikamentes, Zanamivir, das als Inhibitor der Neuraminidase den Lebenszyklus des Influenza-Virus empfindlich stört.

KristallstrukturanalyseLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieFeststoffe

Will man den atomaren Aufbau eines Kristalls bestimmen, so werden Verfahren der Kristallstrukturanalyse herangezogen. Mit Hilfe der Beugung von Strahlung, können räumliche Anordnungen der Atome in kristallinen Festkörpern analysiert werden. Diese Lerneinheit bietet eine Einführung in die Kristallstrukturanalyse. Es werden unterschiedliche Kristallstrukturanalyse-Verfahren vorgestellt.

Strukturanalyse von ProteinenLevel 130 min.

BiochemieArbeitsmethodenStrukturanalyse

Für die Aufklärung der Proteinstruktur, insbesondere ihres dreidimensionalen Aufbaus im Raum, sind vor allem zwei experimentelle Methoden entscheidend: 1. die Röntgenstrukturanalyse (X-ray crystallography) und 2. die multidimensionale NMR-Spektroskopie [Kernresonanzspektroskopie (nuclear magnetic resonance, NMR)