Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht

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Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht

• Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg
• katrin.eisbacher_at_gmx.at
• Dr. Bernhart RUSO, TU Wien
• bernhart_at_ruso.at

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Das Immunsystem

• Erkennen von Information
• im Körper

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Schlüssel-Schloss-Prinzip
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Induced FitHand-im-Handschuh-Prinzip
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Enzyme aktive Zentren
Asparaginsäure Glycin
Valin Threonin
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Lysozym

• http//www.biologie.uni-hamburg.de/lehre/bza/1hew/
  1hewm.htm

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Lysozym
H
Glutaminsäure
9
Lysozym
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Mechanische BarrierenLysozym
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Zelluläre Bestandteile B-Lymphozyten
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Struktur von Antikörpern - Papain
Cystein
Histidin
Asparaginsäure
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Papain - Acylierung
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Papain - Deacylierung
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Limited Digest mit Papain

• Ergebnis Antikörper bestehen aus zwei
  antibindenden Fragmenten Fab und einem
  kristallisierbaren Fragment Fc

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Bildung von Präzipitaten
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Aufbau von Antikörper
Fab
Fc
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Aktives Zentrum
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Komplementsystem

• Komplementfaktoren C1 bis C9
• Mannose-bindendes Lektin
• C1r, C1s, MASP-1 bis MASP-3
• es entstehen Anaphylatoxine C5a, C2b

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Komplementfaktor C1
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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(No Transcript)
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Immunoglobulinfaltung
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Bindungsstellen
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Ig-Klassen
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Funktionen des Humoralen IS

• Opsonierung
• Aktivierung des Komplementsystems
• direkte Inaktivierung durch Antikörper

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Vielfalt der Antikörper

• Tierisches Lebewesen kann ca. 1 Mio
  unterschiedlicher Antikörper bilden
• je 300 Gene für variable Regionen der schweren
  und leichten Ketten ergeben 90 000 Varianten in
  der Keimbahn
• Somatische Rekombination
• Somatische Mutation

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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Giemsa-Färbung
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Neutrophile Granulozyten

• saure Hydrolasen
• Defensine
• Myeloperoxidasen
• Elastase
• Kollagenase
• Neuramidase
• Cathepsin G

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Enzyme in Neutrophilen

• Elastase
• Kollagenase spaltet nach Prolin

statt
SH
Cystein
Serin
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Cathepsin G
NH
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Defensine
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Eosinophile Granulozyten
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Basophile Granulozyten
Histamin
Heparin
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Natürliche Killerzellen
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MHC-I-Komplex
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Makrophagen
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MHC-II-Komplex
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Zelluläre Bestandteile T-Lymphozyten

• T-Helferzellen
• T-Gedächtniszellen
• Cytotoxische T-Zellen
• T-Suppressorzellen
• Regulatorische T-Zellen (TReg)
• NK-T-Zellen
• ?d T-Lymphozyten

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T-Zell-Rezeptor
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Immunoglobulin-Superfamilie
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Bestandteile des Immunsystems

• mechanische Barrieren
• humorales Immunsystem
• Antikörper
• Komplementsystem
• Interleukine
• zelluläres Immunsystem
• B-Lymphozyten
• Granulozyten
• NK-Zellen
• Makrophagen
• T-Zellen

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Humorales Immunsystem - Interleukine
Quelle Ziel
IL1 Makrophagen, B-Zellen Kostimulation von T-Helferzellen, Entwicklung von B-Zellen, Aktivierung von NK-Zellen, Fieber
IL2 T-Helferzellen Stimuliert Wachstum und Differnzierung von T-Zellen
IL3 Aktivierte T-Helferzellen, NK-Zellen Wachstum und Differenzierung von Erythrozyten, Granulozyten aus Stammzellen
IL 15 Mononukleare Phagozyten Induziert die Produktion von NK-Zellen
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Humorales Immunsystem - IL-1 IL1R1
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Quellen

• Wikipedia
• www.sigmaaldrich.org
• Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie
• Das Immun- und das Nervensystem.
  Vorprogrammierte Systeme zur Reaktion auf das
  Unerwartete, Nachrichten der Akademie der
  Wissenschaften in Göttingen, Jahrgang 2000, Nr. 5
• www.expasy.ch
• Lehninger Biochemie Springer-Verlag 2001
• Dose Biochemie - Eine Einführung
  Springer-Lehrbuch 1994
• Stryer Biochemie Springer-Verlag 1991