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Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg Dr. Bernhart RUSO, TU Wien

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Präsentation zum Thema: "Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg Dr. Bernhart RUSO, TU Wien"—  Präsentation transkript:

1 Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg Dr. Bernhart RUSO, TU Wien

2 Das Hormonsystem Kommunikation von Informationen im Körper Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 2

3 Spezifität der Signalübertragung Hohe Affinität der Rezeptoren für die Signalmoleküle Kooperativität der Wechselwirkung zwischen Ligand und Rezeptor Signalverstärkung mit Enzymkaskaden Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 3

4 Überblick Erkennung und Nachweismethoden Definition, Wirkung und Aktivierung Einteilung der Hormone Blutzuckerregulation als Beispiel Synthese und Abbau Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 4

5 Radioimmunassay Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 5

6 ELISA Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 6

7 Sandwich-ELISA Antikörper 1 gebunden an feste Phase nachzuweisendes Antigen wird inkubiert Detektions- antikörper mit Enzym am Ende bindet an Antigen Chromogen wird zugegeben Enzym spaltet Chromogen → Farbe Intensität ~ Konzentration des Antigens Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 7

8 Überblick Erkennung und Nachweismethoden Definition, Wirkung und Aktivierung Einteilung der Hormone Blutzuckerregulation als Beispiel Beispiele von Hormonen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 8

9 Was sind Hormone? Stoffe, die von spezifischen Geweben synthetisierrt werden Sie werden direkt vom Gewebe ins Blut abgegeben, das sie zu ihrem Wirkungsort bringt Sie ändern in spezifischer Weise die Aktivität bestimmter darauf ansprechender Gewebe Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 9

10 Wie wirken Hormone? Peptid- und Aminhormone sowie Eicosanoide wirken über Rezeptoren auf die Zielzellen ein, die die Konzentration von intrazellulären sekundären Botenstoffen (cAMP) ändern Steroidhormone, Vitamin D, Retinoide oder Schilddrüsenhormone dringen in die Zielzellen ein und verändern die Genexpression Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 10

11 cAMP Second Messenger aktiviert Proteinkinasen Cyclisches Adenosin - 3´5´Monophosphat Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 11

12 Synthese Adenylat-Cyclase wandelt Adenosin-Triphosphat ATP in cAMP und Pyrophosphat um. Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 12 +

13 Hydrolyse Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 13 Phosphodiesterase hydrolysiert cAMP zu AMP H 2 O H +

14 cAMP als Second Messenger Vorteil: Hormon muss nicht in die Zelle eindringen einige Hormone, die cAMP benutzen: –Adrenalin –follikelstimulierendes Hormon –Glucagon –Noradrenalin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 14

15 Überblick Erkennung und Nachweismethoden Definition, Wirkung und Aktivierung Einteilung der Hormone Blutzuckerregulation als Beispiel Beispiele von Hormonen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 15

16 Einteilung nach Herkunft Drüsenhormone –Schilddrüse, Hypophyse, Nebenniere, Gonaden, Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse Neurohormone –Speicherung im Hypophysenhinterlappen Gewebshormone –parakrine Hormone (Histamin, Serotonin und Prostaglandin) Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 16

17 Einteilung nach molekularen Mechanismen am Zielort Wirkung an der Zelloberfläche (Catecholamine, Peptidhormone) Wirkung nach Eindringen in die Zelle (Schilddrüsenhormone, Steroidhormone) Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 17

18 Die vier Hormonklassen 1.AS-Derivate (z.B. Histamin) 2.Polypeptide (z.B. Parathormon) 3.Steroide (z.B. Progesteron) 4.Fettsäurederivate (z.B. Prostaglandine) Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 18

19 Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso

20 Die vier Hormonklassen AS-Derivate (z.B. Histamin) Polypeptide (z.B. Parathormon) Steroide (z.B. Progesteron) Fettsäurederivate (z.B. Prostaglandine) Calcitriol, Schilddrüsenhormone, NO Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 20

21 Aminosäurenderivate Catecholamine (Adrenalin, Noradrenalin) Histamin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 21 (Tyrosin) (Histidin)

22 Adrenalin und Noradrenalin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 22 1,2-Dihydroxybenzen Benzen-1,2-diol Brenzcatechin

23 Biosynthese von Histamin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 23 aus Histidin mittels His-Decarboxylase

24 Abbau von Histamin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 24 Histamin-N-Methyltransferase, Diaminoxidase, Aldehydoxidase Diaminoxidase, Aldehydoxidase

25 Die vier Hormonklassen AS-Derivate (z.B. Histamin) Polypeptide (z.B. Parathormon) Steroide (z.B. Progesteron) Fettsäurederivate (z.B. Prostaglandine) Calcitriol, Schilddrüsenhormone, NO Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 25

26 Peptidhormone Glucagon Insulin Wachstumshormon Somatotropin Prolactin Lutetisierendes Hormon (LH), Thyreoideastimulierendes Hormon (TSH), Follikelstimulierendes Hormon (FSH) Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 26

27 Glykoproteine Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 27

28 O- / N-glykosidische Bindung Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 28

29 Wachstumshormon vs. Prolactin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 29

30 LH, TSH, FSH Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 30

31 Die vier Hormonklassen AS-Derivate (z.B. Histamin) Polypeptide (z.B. Parathormon) Steroide (z.B. Progesteron) Fettsäurederivate (z.B. Prostaglandine) Calcitriol, Schilddrüsenhormone, NO Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 31

32 Steroidhormone stammen vom Cholesterin ab –Östrogene –Glucocorticoide (Cortisol) –Mineralocorticoide (Aldosteron) –Androgene Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 32

33 Steroidhormone Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 33 Cholesterin

34 Steoridhormone Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 34

35 Biosynthese Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 35

36 Die vier Hormonklassen AS-Derivate (z.B. Histamin) Polypeptide (z.B. Parathormon) Steroide (z.B. Progesteron) Fettsäurederivate (z.B. Prostaglandine) Calcitriol, Schilddrüsenhormone, NO Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 36

37 Prostaglandin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 37

38 Die vier Hormonklassen AS-Derivate (z.B. Histamin) Polypeptide (z.B. Parathormon) Steroide (z.B. Progesteron) Fettsäurederivate (z.B. Prostaglandine) Calcitriol, Schilddrüsenhormone, NO Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 38

39 Calcitriol –aus Vitamin D synthetisiert –verändert Transkription von Genen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 39

40 Schilddrüsenhormone –Thyroxin –Triiodthyronin –aus Thyrosin synthetisiert Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 40

41 Biosynthese der Schilddrüsenhormone Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 41

42 Stickstoffmonoxid –extrazellulärer Messenger –verantwortlich für nitrosativen Stress –Peroxynitrit Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 42

43 NO-Citrullin-Zyklus Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 43

44 NO-Synthatasen eNOS iNOS nNOS Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 44

45 Überblick Erkennung und Nachweismethoden Definition, Wirkung und Aktivierung Einteilung der Hormone Blutzuckerregulation als Beispiel Beispiele von Hormonen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 45

46 Blutzuckerregulation Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 46

47 Biosynthese von Insulin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 47

48 Abbau von Insulin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 48

49 Glucagon Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 49

50 Biosynthese von Adrenalin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 50

51 Abbau von Adrenalin Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 51

52 Überblick Erkennung und Nachweismethoden Definition, Wirkung und Aktivierung Einteilung der Hormone Blutzuckerregulation als Beispiel Beispiele von Hormonen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 52

53 Phytohormone - Auxine Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 53 Tryptophan Tryptamin Indol-3-yl-Essigsäure

54 Phytohormone - Ethen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 54 Methionin Adenosin + S-Adenosylmethionin 1-Aminocyclopropancarbonsäure

55 Immunsuppression - Cortisol Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 55

56 Pheromone - Androstenon Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 56

57 Verhütung - Testosteron Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 57

58 Verhütung - Östrogen Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 58

59 Verhütung - Progesteron Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 59


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