Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg...
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Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht
Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg [email protected]
Dr. Bernhart RUSO, TU [email protected]
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Das Immunsystem
Erkennen von Information
im Körper
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 2
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Schlüssel-Schloss-Prinzip
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 3
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Induced FitHand-im-Handschuh-Prinzip
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Enzyme – aktive Zentren
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 5
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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 6
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Lysozym
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 7
• http://www.biologie.uni-hamburg.de/lehre/bza/1hew/1hewm.htm
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Lysozym
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 8
HGlutaminsäure
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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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 11
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Zelluläre Bestandteile –B-Lymphozyten
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Struktur von Antikörpern - Papain
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 13
Cystein
Histidin
Asparaginsäure
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Papain - Acylierung
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 14
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Papain - Deacylierung
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 15
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Limited Digest mit Papain
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 16
• Ergebnis: Antikörper bestehen aus zwei antibindenden Fragmenten Fab und einem kristallisierbaren Fragment Fc
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Bildung von Präzipitaten
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 17
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Aufbau von Antikörper
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 18
Fab
Fc
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Aktives Zentrum
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 19
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Bestandteile des Immunsystems
• mechanische Barrieren• humorales Immunsystem
– Antikörper– Komplementsystem– Interleukine
• zelluläres Immunsystem– B-Lymphozyten– Granulozyten– NK-Zellen– Makrophagen– T-Zellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 20
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Komplementsystem
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 21
• 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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 22
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Bestandteile des Immunsystems
• mechanische Barrieren• humorales Immunsystem
– Antikörper– Komplementsystem– Interleukine
• zelluläres Immunsystem– B-Lymphozyten– Granulozyten– NK-Zellen– Makrophagen– T-Zellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 23
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Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 24
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Immunoglobulinfaltung
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Bindungsstellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 26
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Ig-Klassen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 27
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Funktionen des Humoralen IS
• Opsonierung
• Aktivierung des Komplementsystems
• direkte Inaktivierung durch Antikörper
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 28
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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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 29
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Bestandteile des Immunsystems
• mechanische Barrieren• humorales Immunsystem
– Antikörper– Komplementsystem– Interleukine
• zelluläres Immunsystem– B-Lymphozyten– Granulozyten– NK-Zellen– Makrophagen– T-Zellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 30
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Giemsa-Färbung
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 31
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Neutrophile Granulozyten
• saure Hydrolasen• Defensine• Myeloperoxidasen• Elastase• Kollagenase• Neuramidase• Cathepsin G
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 32
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Enzyme in Neutrophilen
• Elastase
• Kollagenase spaltet nach Prolin
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 33
statt
Serin Cystein
SH
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Cathepsin G
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 34
NH
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Defensine
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 35
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Eosinophile Granulozyten
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 36
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Basophile Granulozyten
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 37
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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 38
![Page 39: Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg katrin.eisbacher@gmx.at Dr. Bernhart RUSO, TU Wien bernhart@ruso.at.](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022062223/55204d7d49795902118cdbd2/html5/thumbnails/39.jpg)
Natürliche Killerzellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 39
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MHC-I-Komplex
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 40
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Bestandteile des Immunsystems
• mechanische Barrieren• humorales Immunsystem
– Antikörper– Komplementsystem– Interleukine
• zelluläres Immunsystem– B-Lymphozyten– Granulozyten– NK-Zellen– Makrophagen– T-Zellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 41
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Makrophagen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 42
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MHC-II-Komplex
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 43
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Bestandteile des Immunsystems
• mechanische Barrieren• humorales Immunsystem
– Antikörper– Komplementsystem– Interleukine
• zelluläres Immunsystem– B-Lymphozyten– Granulozyten– NK-Zellen– Makrophagen– T-Zellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 44
![Page 45: Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg katrin.eisbacher@gmx.at Dr. Bernhart RUSO, TU Wien bernhart@ruso.at.](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022062223/55204d7d49795902118cdbd2/html5/thumbnails/45.jpg)
Zelluläre Bestandteile – T-Lymphozyten
– T-Helferzellen – T-Gedächtniszellen – Cytotoxische T-
Zellen – T-Suppressorzellen – Regulatorische T-
Zellen (TReg)
– NK-T-Zellen – γδ T-Lymphozyten
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 45
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T-Zell-Rezeptor
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 46
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Immunoglobulin-Superfamilie
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 47
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Bestandteile des Immunsystems
• mechanische Barrieren• humorales Immunsystem
– Antikörper– Komplementsystem– Interleukine
• zelluläres Immunsystem– B-Lymphozyten– Granulozyten– NK-Zellen– Makrophagen– T-Zellen
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 48
![Page 49: Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht Mag. Katrin EISBACHER, BRG Salzburg katrin.eisbacher@gmx.at Dr. Bernhart RUSO, TU Wien bernhart@ruso.at.](https://reader036.fdokument.com/reader036/viewer/2022062223/55204d7d49795902118cdbd2/html5/thumbnails/49.jpg)
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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 49
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Humorales Immunsystem - IL-1 IL1R1
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 50
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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
Biologische Schnittstellen im Chemieunterricht, Eisbacher/Ruso 51