1. Interaktion mit spezifischen Rezeptoren Intrazelluläre Rezeptoren (z.B. Steroidhormone, Retinoide) Rezeptoren Membranständige Rezeptoren G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (Beispiel: Morphin) Ligand-gesteuerte Ionenkanäle (Beispiel: Diazepam) Einfach membrangängige Rezeptoren (Tyrosinkinasen) (Beispiel: Insulin)

G-Protein-gekoppelte Rezeptoren Ligand H2N H2N außen 1 1 Ligand Membran 2 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 7 Enzym Enzym innen CO2H CO2H b a + GTP - GDP G-Protein GDP b a g GTP g H2N H2N 1 1 Ligand Ligand 2 3 4 5 6 7 2 3 4 5 6 7 Enzym - Phosphat Enzym a CO2H GTP b b CO2H a GDP g g

Wirkungsmechanismus von Morphin Tyr - Gly - Gly - Phe - Met (Met-Enkephalin) Wechselwirkung mit Opioid-Rezeptoren (µ-, k-, d-) Gi-Protein (inhibitorisch) Hemmung der Adenylatcyclase cAMP-Konzentration sinkt Effekte

Erregungsleitung in Neuronen 3Na+ K+ Na+ Cl- Na+/K+- ATPase + + + + + - - - - - Proteine- 2K+ K+ - - - - - + + + + + Cl- Cl- Potential [mV] GABA +20 -20 -40 Schwellenpotential -70 Ruhepotential Hyperpolarisation -90 Zeit

Der Neurotransmitter GABA GABA = g-Aminobuttersäure der wichtigste hemmende Neurotransmitter im ZNS ca. 30 % aller Synapsen im ZNS sind GABAerg g a Biosynthese und Abbau von GABA a-Ketoglutarat Citratcyclus (S)-Glutamat GABA- Transaminase Glutamat- Decarboxylase Succinsemialdehyd- Dehydrogenase GABA Succinat Succinsemialdehyd Reuptake

Der GABAA-Rezeptor - ein Ligand-gesteuerter Ionenkanal Cl- Diazepam (Valium®) GABA Barbiturate b a Pentamer: 2 x a, 2 x b, 1 x g-Untereinheit

Gewinnung von Diazepam + NaH, CH3I Diazepam (Valium®)

2. Interaktion mit spannungsabhängigen Ionenkanälen Beispiel Lidocain (Xylocain®) Na+ Aromat - Zwischenkette - basische Gruppe (3 - 4 Atome) Prinzip nach Löfgren

Gewinnung von Lidocain HNO3 + Fe/HCl HNEt2 ClCOCH2Cl Lidocain (Xylocain®)

3. Hemmung von Transportsystemen Beispiel Digitoxin Digitoxin aus den Blättern des roten und des wolligen Fingerhuts (Digitalis purpurea, Digitallis lanata) b-D-Digitoxose Digitoxigenin Hemmung der Na+/K+-ATPase Intrazelluläre Na+-Konzentration steigt Hemmung des 3Na+/Ca2+-Austauschmechanismus Intrazelluläre Ca2+-Konzentration steigt Steigerung der Kontraktionskraft des Herzens

4. Interaktion mit Enzymen Beispiel Acetylsalicylsäure (Aspirin®) 8 5 Arachidon- säure 20 Leukotriene Acetyl- salicylsäure 11 14 Cyclooxygenase 2 O2 Prostaglandin H2 Prostaglandin- Isomerase Thromboxan- Synthase Prostacyclin- Synthase Prostaglandin E2 Thromboxan A2 Prostaglandin I2 (Prostacyclin)

Gewinnung von Acetylsalicylsäure Ac2O Acetylsalicylsäure (Aspirin®) Salicylsäure 1897 Synthese, Fekix Hoffmann, Bayer 1899 Markteinführung Aspirin®

Biosynthese des Mureins Penicillin -NAG-NAM-NAG- -NAG-NAM-NAG- L-Ala D-Glu L-Lys-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly D-Ala D-Ala-CO2H L-Ala D-Glu L-Lys-Gly-Gly-Gly-Gly-Gly D-Ala D-Alanin- Transpeptidase R-Gly-Gly-NH R-Gly-Gly-NH2 - D-Ala-CO2H

Wirkungsmechanismus von Penicillin D-Alanin- Transpeptidase - D-Ala D-Ala-D-Ala H2N-Gly-Gly- (S)-Serin D-Alanin- Transpeptidase Penicillin (Suizid-Substrat) Langsame Hydrolyse

Optimierung von „Penicillin“ Phenoxymethylpenicillin Benzylpenicillin - Hydrolyse mit verdünnten Säuren - Hydrolyse durch Penicillinasen - Relativ schmales Wirkungsspektrum (v.a. grampositive Bakterien) Phenoxymethylpenicillin (Isocillin®) stabil gegen Säuren Oxacillin (Stapenor®) stabil gegen Penicillinasen Ampicillin (Binotal®) erweitertes Wirkungsspektrum (gramneg. Bakt.)