Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie

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1 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie WS2017/2018 Prof. Dr. Hanns Häberlein Institut für Biochemie und Molekularbiologie

2 Allgemeines Vorlesung für 2. und 3. Semester, gedacht u.a. als Vorbereitung für das 1. Staatsexamen Klausur: Prosa!!, keine MC-Fragen, Termin: , 10:15 12:00 Uhr Ort: (HS Nussallee 4 der Botanik und HS B der Anatomie) Wiederholungsklausur ca. 14 Tage später (Termin wird noch bekannt gegeben) Zur optimalen Prüfungsvorbereitung für das 1. Staatsexamen Gegenstandskatalog befolgen MC Fragen üben Empfehlung: Ratiopharm CD anfordern! Zur optimalen Vorbereitung für die Abschlussklausur Inhalt der Vorlesung

3 ratiopharm: 1. Staatsexamen

4 X ratiopharm: 1. Staatsexamen

5 Lernen im 1. Prüfungsabschnitt Vorwort aus Pharmazeutische Biologie, Molekulare Grundlagen und klinische Anwendung von Dingermann, Hänsel, Zündorf (2002): Die Erfahrung hat gezeigt: es ist sinnvoll, den gelesenen Stoff durch vergleichendes Studium analoger Passagen in Lehrbüchern der Nachbarfächer so lange durchzudenken, bis dass er voll verstanden wird. Auf das Verstehen kommt es an, auf die Gedächtnisspur, die zurückbleibt, wenn viele Details längst vergessen sind. Dieses Lehrziel steht bewusst im Gegensatz zur Lehr- und Lerntechnik des ersten Prüfungsabschnittes, der nach dem schriftlichen Frage-Antwort Verfahren läuft. Dieses Prüfungswissen zielt auf die temporäre Präsenz blossen Faktenwissens. Am besten sollten hier die Antworten wie aus der Pistole geschossen kommen.

6 Lehrbücher Reinhard: Pharmazeutische Biologie (Dingermann, Kreis, Nieber,Rimpler, Zündorf) Leistner, Breckle: Pharmazeutische Biologie kompakt Löffler, Petrides: Biochemie und Pathobiochemie Alberts et al.: Molekularbiologie der Zelle Stryer: Biochemie

7 Folien zur VL Werden spätestens am Dienstag vor der VL abgelegt auf der website des Institutes für Pharmazeutische Biologie Passwort: Eukaryota

8 Oder

9

10

11 Passwort: Eukaryota

12 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 1. Cytologie 1.1 Morphologische Grundlagen der Zelle (Eubakterien, Eukaryoten) Zelle der Eubakterien (Bacteria) Zelle der Samenpflanzen Zelle der Säugetiere 1.2 Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden, Interzellularsubstanz und Glykocalyx Eubakterien (incl. Angriffsort von -Lactamantibiotika) Samenpflanzen Säugetiere

13 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 1.3 Biomembranen Chemie und Aufbau Membranfluss Physikalische Eigenschaften: Semipermeabilität, Membranpotential Zellkontakte (gap junction, tight junction, Desmosom, Plasmodesmata) Transportmechanismen Signaltransduktionswege in Säugetierzellen

14 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 1.4 Zellstrukturen und ihre Funktionen Zusammensetzung und Funktion des Cytosols Zellkern inkl. Chromosomen, Kernäquivalente Vakuole Glattes und rauhes endoplasmatisches Retikulum Dictyosomen, Golgi Apparat Speichervesikel Mitochondrien Plastiden Ribosomen Glyoxysomen, Peroxisomen Lysosomen Cytoskelett Geißeln Bio I Kurs

15 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 2 Anatomie, Morphologie und Histologie der Samenpflanzen 2.1 Allgemeines Zellen, Form und Struktur Bildungsgewebe Grundgewebe Abschlussgewebe, Absorptionsgewebe Leitgewebe, Leitbündel Festigungsgewebe Exkretionsgewebe (inkl. Taxonspezifische Besonderheiten) Vorlesung zu Bio I Kurs Vorlesung Morphologie und Systematik der Arzneipflanzen 2.2 Wurzel 2.3 Sprossachse 2.4 Laubblatt 2.5 Blüte 2.6 Frucht 2.7 Samen Struktur und Funktion, taxonomische Merkmale

16 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 3 Genetik 3.1 Nucleinsäuren Molekulare Struktur, Konformationen und Funktionen der Desoxyribonukleinsäure (DNA); Exon, Intron Molekulare Strukturen und Funktionen der Ribonucleinsäuren (RNA) Genetischer Code 3.2 Umsetzung genetischer Information Transkription der DNA Prozessieren der RNA Translation Regulation der Proteinbiosynthese

17 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 3.3 Weitergabe und Verteilung der genetischen Information Replikation der DNA Zellzyklus, Mitose, Meiose Meiotische Systeme, Kernphasenwechsel, Generationswechsel Plasmatische Vererbung Parasexuelle (parameiotische) Systeme, Phagen, Plasmide, Resistenzfaktoren 3.4 Veränderungen der genetischen Information Somatische Mutationen, Mutationen der Keimbahn Mutationstypen, Genom-, Chromosomen-, und Punktmutationen, Ames-Test Mutagene Faktoren und transponierbare genetische Elemente Umordnungen der Gene (Antikörperbildung)

18 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 3.5 Grundlagen der Molekularbiologie Techniken der Molekularbiologie Klonierung und Überexpression von Genen

19 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 4 Stoffwechsel- und Entwicklungsphysiologie 4.1 Enzyme Einteilung, Wirkweise und Bedeutung von Enzymen für den Stoffwechsel; Coenzyme, Beziehung zu Vitaminen Beeinflussung der Enzymaktivität Ribozyme 4.2 Grundzüge des Kohlenhydratstoffwechsels Mono-, Oligo- und Polysaccharide 4.3 Grundzüge des Stickstoffstoffwechsels Aminosäuren und Proteine 4.4 Grundzüge des Fettstoffwechsels Fettsäuren und Fette Seminar zur Biochemie Dr. T. Kühl Semester

20 Grundlagen der Pharmazeutischen Biologie (Gegenstandskatalog) 4 Stoffwechsel- und Entwicklungsphysiologie Fortsetzung 4.5 Grundzüge des Energiestoffwechsels Energetische Kopplung, Prinzip und Bedeutung Glykolyse Pyruvatdecarboxylierung Citratzyklus Glyoxylatzyklus und Gluconeogenese Atmung, Endoxidation Anaplerotische Reaktionen Gärung Seminar zur Biochemie Dr. T. Kühl Semester

21 Aufbau und Funktion lebender Organismen Lebende Organismen sind äusserlich extrem vielgestaltig, aber sie haben eines gemeinsam: sie bestehen aus Zellen

22 An Hand zellulärer Eigenschaften wird alles Leben in Reiche eingeteilt Die Einteilung ist variabel, je nachdem welche Eigenschaft man betrachtet!

23 Die Einteilung in 2 oder 3 Domänen hat sich als praktikabel erwiesen Eukaryo(n)ten Prokaryo(n)ten Eukaryo(n)ten Archeae(bakterien) (Eu)bakterien Tiere Pflanzen Pilze Algen Protozoen Bakterien mit eukaryotischen Teileigenschaften klassische Bakterien Cyanobakterien (Blaualgen)

24 Biologie versus Pharmazeutische Biologie Biologie: Lehre des Lebens Pharmazeutische Biologie: Verständnis entwickeln für Arzneistoffe biogener Herkunft biogen = nicht durch chemische Synthese gewonnen Pflanzen: Phytotherapeutika, Reinstoffe, Arzneitees Pilze: Antibiotika, Cholesterinsenker Bakterien: Antibiotika Tiere: Insulin Mensch: Gerinnungsfaktoren Gentechnologie/Biotechnologie Pharmazeutische Biologie: Tradition + Innovation/Hightech

25 Einteilung bio -gener AM Biogene AM Pflanzliche Wirkstoffe Nicht pflanzliche Wirkstoffe Phytotherapeutika Reinstoffe Rekombinante Wirkstoffe Wirkstoffe aus (Mikro-) organismen ~ 25% der neu eingeführten Arzneistoffe

26 Definition rekombinante Arzneimittel DNA-rekombinationstechnisch hergestellte Produkte werden durch genetische Modifikation hergestellt, bei der die kodierende DNA für das benötigte Produkt gewöhnlich mit Hilfe eines Plasmids oder eines viralen Vektors in einen geeigneten Mikroorganismus oder eine geeignete Zelllinie eingeführt wird, in denen diese DNA exprimiert und in Protein translatiert wird. Das gewünschte Produkt wird dann durch Extraktion und Reinigung gewonnen.

27 vereinfachte Definition für rekombinante Arzneimittel DNA (= genetische Information) in falschen Zellen oder falschen Organismen zur Expression bringen!

28 vereinfachte Definition für rekombinante Arzneimittel DNA (= genetische Information) in falschen Zellen oder falschen Organismen zur Expression bringen! CHO-Zellen DNA Bakterien falsche Zellen Geeigneter Mikroorganismus rfsh

29 Wie entwickelt man ein Verständnis für Arzneistoffe biogener Herkunft? 1.) Auseinandersetzung mit Aufbau und Funktion vieler lebender Organismen (Bakterien, Pflanzen, Tiere, Menschen) 2.) Auseinanderstzung mit Biotechnologie, Gentechnologie, Molekularbiologie, Manipulation genetischer Information etc Entnommen Alberts et al., Molecular Biology of the cell, 4th ed Grundlagenvorlesung Hauptstudium (Semester 7 + 8)

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