[{"@context":"http:\/\/schema.org\/","@type":"BlogPosting","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki23\/2021\/02\/14\/naturprodukt-wikipedia\/#BlogPosting","mainEntityOfPage":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki23\/2021\/02\/14\/naturprodukt-wikipedia\/","headline":"Naturprodukt – Wikipedia","name":"Naturprodukt – Wikipedia","description":"Chemische Verbindung oder Substanz, die von einem lebenden Organismus in der Natur produziert wird EIN nat\u00fcrliches Produkt ist eine chemische","datePublished":"2021-02-14","dateModified":"2021-02-14","author":{"@type":"Person","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki23\/author\/lordneo\/#Person","name":"lordneo","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki23\/author\/lordneo\/","image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","url":"https:\/\/secure.gravatar.com\/avatar\/44a4cee54c4c053e967fe3e7d054edd4?s=96&d=mm&r=g","height":96,"width":96}},"publisher":{"@type":"Organization","name":"Enzyklop\u00e4die","logo":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki4\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/download.jpg","width":600,"height":60}},"image":{"@type":"ImageObject","@id":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/8\/84\/Taxus_brevifolia_Blue_Mts_WA.jpg\/188px-Taxus_brevifolia_Blue_Mts_WA.jpg","url":"https:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/8\/84\/Taxus_brevifolia_Blue_Mts_WA.jpg\/188px-Taxus_brevifolia_Blue_Mts_WA.jpg","height":"235","width":"188"},"url":"https:\/\/wiki.edu.vn\/wiki23\/2021\/02\/14\/naturprodukt-wikipedia\/","wordCount":30564,"articleBody":"Chemische Verbindung oder Substanz, die von einem lebenden Organismus in der Natur produziert wird  EIN nat\u00fcrliches Produkt ist eine chemische Verbindung oder Substanz, die von einem lebenden Organismus produziert wird, dh in der Natur vorkommt.[2][3]  Naturprodukte umfassen im weitesten Sinne alle vom Leben produzierten Substanzen.[4][5] Naturstoffe k\u00f6nnen auch durch chemische Synthese (sowohl Semisynthese als auch Totalsynthese) hergestellt werden und haben eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Gebiets der organischen Chemie gespielt, indem sie herausfordernde synthetische Ziele bereitgestellt haben.  Der Begriff Naturprodukt wurde auch f\u00fcr kommerzielle Zwecke erweitert, um sich auf Kosmetika, Nahrungserg\u00e4nzungsmittel und Lebensmittel zu beziehen, die aus nat\u00fcrlichen Quellen ohne Zusatz k\u00fcnstlicher Inhaltsstoffe hergestellt wurden.[6]Auf dem Gebiet der organischen Chemie beschr\u00e4nkt sich die Definition von Naturstoffen normalerweise auf organische Verbindungen, die aus nat\u00fcrlichen Quellen isoliert werden und auf den Wegen des Prim\u00e4r- oder Sekund\u00e4rstoffwechsels hergestellt werden.[7]  Im Bereich der medizinischen Chemie ist die Definition h\u00e4ufig weiter auf Sekund\u00e4rmetaboliten beschr\u00e4nkt.[8][9] Sekund\u00e4rmetaboliten sind nicht \u00fcberlebenswichtig, bieten Organismen, die sie produzieren, dennoch einen evolution\u00e4ren Vorteil.[10]    Viele Sekund\u00e4rmetaboliten sind zytotoxisch und wurden durch Evolution ausgew\u00e4hlt und optimiert, um als “chemische Kampfstoffe” gegen Beute, Raubtiere und konkurrierende Organismen eingesetzt zu werden.[11]Nat\u00fcrliche Quellen k\u00f6nnen zu Grundlagenforschung \u00fcber potenzielle bioaktive Komponenten f\u00fcr die kommerzielle Entwicklung als Leitverbindungen bei der Wirkstoffentdeckung f\u00fchren.[12]  Obwohl Naturprodukte zahlreiche Arzneimittel inspiriert haben, hat die Arzneimittelentwicklung aus nat\u00fcrlichen Quellen im 21. Jahrhundert von Pharmaunternehmen eine r\u00fcckl\u00e4ufige Aufmerksamkeit erhalten, was teilweise auf unzuverl\u00e4ssigen Zugang und Versorgung, geistiges Eigentum, Kosten- und Gewinnbedenken, saisonale oder umweltbedingte Schwankungen der Zusammensetzung zur\u00fcckzuf\u00fchren ist Quellenverlust durch steigende Aussterberaten.[12]  Table of ContentsKlassen[edit]Funktion[edit]Prim\u00e4rmetaboliten[edit]Sekund\u00e4rmetaboliten[edit]Biosynthese[edit]Kohlenhydrate[edit]Fetts\u00e4uren und Polyketide[edit]Quellen[edit]Prokaryotisch[edit]Bakterien[edit]Archaea[edit]Eukaryotisch[edit]Pilze[edit]Pflanzen[edit]Tiere[edit]Medizinische Anwendungen[edit]Traditionelle Medizin[edit]Moderne Arzneimittel aus Naturstoffen[edit]Begrenzungs- und Aktivierungsfaktoren[edit]Isolierung und Reinigung[edit]Synthese[edit]Semisynthese[edit]Totalsynthese[edit]Symmetrie[edit]Forschung und Lehre[edit]Chemie[edit]Biochemie[edit]Geschichte[edit]Grundlagen der organischen und Naturstoffchemie[edit]Isolation[edit]Synthese[edit]Strukturtheorien[edit]Das Konzept erweitern[edit]Meilensteine[edit]Siehe auch[edit]Zeitschriften[edit]Verweise[edit]Weiterf\u00fchrende Literatur[edit]Externe Links[edit]Klassen[edit]Die breiteste Definition von Naturprodukt ist alles, was vom Leben produziert wird.[4][13]  Dazu geh\u00f6ren biotische Materialien (z. B. Holz, Seide), biobasierte Materialien (z. B. Biokunststoffe, Maisst\u00e4rke), K\u00f6rperfl\u00fcssigkeiten (z. B. Milch, Pflanzenexsudate) und andere nat\u00fcrliche Materialien (z. B. Boden, Kohle).  Eine restriktivere Definition eines Naturprodukts ist eine organische Verbindung, die von einem lebenden Organismus synthetisiert wird.[7] Der Rest dieses Artikels beschr\u00e4nkt sich auf diese engere Definition.[citation needed]Naturstoffe k\u00f6nnen nach ihrer biologischen Funktion, ihrem Biosyntheseweg oder ihrer Quelle klassifiziert werden.  Eine Sch\u00e4tzung der Anzahl von Naturstoffmolek\u00fclen liegt bei 326.000.[14]Funktion[edit]Nach dem urspr\u00fcnglichen Vorschlag von Albrecht Kossel im Jahr 1891[15]  Naturstoffe werden h\u00e4ufig in zwei Hauptklassen unterteilt, den prim\u00e4ren und den sekund\u00e4ren Metaboliten.[16][17]    Prim\u00e4rmetaboliten haben eine intrinsische Funktion, die f\u00fcr das \u00dcberleben des Organismus, der sie produziert, wesentlich ist.  Sekund\u00e4rmetaboliten haben dagegen eine extrinsische Funktion, die haupts\u00e4chlich andere Organismen betrifft.  Sekund\u00e4rmetaboliten sind nicht \u00fcberlebenswichtig, erh\u00f6hen jedoch die Wettbewerbsf\u00e4higkeit des Organismus in seiner Umgebung.  Aufgrund ihrer F\u00e4higkeit, biochemische und Signaltransduktionswege zu modulieren, haben einige Sekund\u00e4rmetaboliten n\u00fctzliche medizinische Eigenschaften.[citation needed]  Naturstoffe, insbesondere auf dem Gebiet der organischen Chemie, werden h\u00e4ufig als Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rmetaboliten definiert.  Eine restriktivere Definition, die Naturstoffe auf Sekund\u00e4rmetaboliten beschr\u00e4nkt, wird \u00fcblicherweise in den Bereichen der medizinischen Chemie und Pharmakognosie verwendet.[13]Prim\u00e4rmetaboliten[edit]  Molekulare Bausteine \u200b\u200bdes LebensPrim\u00e4rmetaboliten im Sinne von Kossel sind Bestandteile grundlegender Stoffwechselwege, die f\u00fcr das Leben ben\u00f6tigt werden.  Sie sind mit wesentlichen zellul\u00e4ren Funktionen wie N\u00e4hrstoffaufnahme, Energieerzeugung und Wachstum \/ Entwicklung verbunden.  Sie haben eine breite Artenverteilung, die viele Phyla und h\u00e4ufig mehr als ein K\u00f6nigreich umfasst.  Prim\u00e4re Metaboliten umfassen Kohlenhydrate, Lipide, Aminos\u00e4uren und Nukleins\u00e4uren[16][17]  Welches sind die Grundbausteine \u200b\u200bdes Lebens.[18]Zu den prim\u00e4ren Metaboliten, die an der Energieerzeugung beteiligt sind, geh\u00f6ren Atmungs- und Photosyntheseenzyme.  Enzyme wiederum bestehen aus Aminos\u00e4uren und h\u00e4ufig nicht-peptidischen Cofaktoren, die f\u00fcr die Enzymfunktion essentiell sind.[19]  Die Grundstruktur von Zellen und Organismen besteht ebenfalls aus Prim\u00e4rmetaboliten.  Dazu geh\u00f6ren Zellmembranen (z. B. Phospholipide), Zellw\u00e4nde (z. B. Peptidoglycan, Chitin) und Zytoskelette (Proteine).[20]Zu den enzymatischen Cofaktoren des Prim\u00e4rmetaboliten geh\u00f6ren Mitglieder der Vitamin B-Familie.  Vitamin B1 als Thiamindiphosphat ist ein Coenzym f\u00fcr Pyruvatdehydrogenase, 2-Oxoglutaratdehydrogenase und Transketolase, die alle am Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt sind.  Vitamin B2 (Riboflavin) ist ein Bestandteil von FMN und FAD, die f\u00fcr viele Redoxreaktionen notwendig sind.  Vitamin B3 (Nikotins\u00e4ure oder Niacin), synthetisiert aus Tryptophan, ist ein Bestandteil der Coenzyme NAD+ und NADP+ die wiederum f\u00fcr den Elektronentransport im Krebszyklus, die oxidative Phosphorylierung sowie viele andere Redoxreaktionen erforderlich sind.  Vitamin B5 (Pantothens\u00e4ure) ist Bestandteil von Coenzym A, einem Grundbestandteil des Kohlenhydrat- und Aminos\u00e4urestoffwechsels sowie der Biosynthese von Fetts\u00e4uren und Polyketiden.  Vitamin B6 (Pyridoxol, Pyridoxal und Pyridoxamin) als Pyridoxal-5′-phosphat ist ein Cofaktor f\u00fcr viele Enzyme, insbesondere Transaminasen, die am Aminos\u00e4urestoffwechsel beteiligt sind.  Vitamin B12 (Cobalamine) enth\u00e4lt einen Porphyrin \u00e4hnlichen Corrinring und ist ein essentielles Coenzym f\u00fcr den Abbau von Fetts\u00e4uren sowie f\u00fcr die Biosynthese von Methionin.[21]::Kapitel 2DNA und RNA, die genetische Informationen speichern und \u00fcbertragen, bestehen aus Nukleins\u00e4ure-Prim\u00e4rmetaboliten.[19]First Messenger sind Signalmolek\u00fcle, die den Stoffwechsel oder die Zelldifferenzierung steuern.  Diese Signalmolek\u00fcle umfassen Hormone und Wachstumsfaktoren bestehen wiederum aus Peptiden, biogenen Aminen, Steroidhormonen, Auxinen, Gibberellinen usw. Diese ersten Botenstoffe interagieren mit zellul\u00e4ren Rezeptoren, die aus Proteinen bestehen.  Zellul\u00e4re Rezeptoren aktivieren wiederum Second Messenger und werden verwendet, um die extrazellul\u00e4re Nachricht an intrazellul\u00e4re Ziele weiterzuleiten.  Diese Signalmolek\u00fcle umfassen die prim\u00e4ren Metaboliten cyclische Nukleotide, Diacylglycerin usw.[22]Sekund\u00e4rmetaboliten[edit]  Repr\u00e4sentative Beispiele f\u00fcr jede der Hauptklassen von Sekund\u00e4rmetabolitenSekund\u00e4rmetaboliten sind im Gegensatz zu Prim\u00e4rmetaboliten entbehrlich und f\u00fcr das \u00dcberleben nicht unbedingt erforderlich.  Dar\u00fcber hinaus weisen Sekund\u00e4rmetaboliten typischerweise eine enge Artenverteilung auf.[citation needed]Sekund\u00e4rmetaboliten haben einen breiten Funktionsumfang.  Dazu geh\u00f6ren Pheromone, die als soziale Signalmolek\u00fcle mit anderen Individuen derselben Spezies fungieren, Kommunikationsmolek\u00fcle, die symbiotische Organismen anziehen und aktivieren, Wirkstoffe, die N\u00e4hrstoffe (Siderophore usw.) solubilisieren und transportieren, und Konkurrenzwaffen (Repellentien, Gifte, Toxine usw.). die gegen Konkurrenten, Beute und Raubtiere eingesetzt werden.[23]  F\u00fcr viele andere Sekund\u00e4rmetaboliten ist die Funktion unbekannt.  Eine Hypothese ist, dass sie dem Organismus, der sie produziert, einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.[24]  Eine alternative Ansicht ist, dass diese Sekund\u00e4rmetaboliten in Analogie zum Immunsystem keine spezifische Funktion haben, aber die Maschinerie zur Herstellung dieser verschiedenen chemischen Strukturen vorhanden ist, und dass daher einige Sekund\u00e4rmetaboliten hergestellt und ausgew\u00e4hlt werden.[25]Allgemeine Strukturklassen von Sekund\u00e4rmetaboliten umfassen Alkaloide, Phenylpropanoide, Polyketide und Terpenoide.[7]Biosynthese[edit]  Biosynthese von Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rmetaboliten.[21]::Kapitel 2Die Biosynthesewege, die zu den Hauptklassen von Naturstoffen f\u00fchren, werden nachstehend beschrieben.[13][21]::Kapitel 2Kohlenhydrate[edit]Kohlenhydrate sind eine wesentliche Energiequelle f\u00fcr die meisten Lebensformen.  Dar\u00fcber hinaus sind aus einfacheren Kohlenhydraten gebildete Polysaccharide wichtige Strukturkomponenten vieler Organismen wie der Zellw\u00e4nde von Bakterien und Pflanzen.[citation needed]Kohlenhydrate sind die Produkte der pflanzlichen Photosynthese und der tierischen Glukoneogenese.  Bei der Photosynthese entsteht zun\u00e4chst 3-Phosphoglycerinaldehyd, ein Zuckeratom mit drei Kohlenstoffatomen (eine Triose).[21]::Kapitel 8    Diese Triose wiederum kann durch den Calvin-Zyklus in Glucose (ein Zucker enthaltendes Atom mit sechs Kohlenstoffatomen) oder eine Vielzahl von Pentosen (Zucker enthaltendes Atom mit f\u00fcnf Kohlenstoffatomen) umgewandelt werden.  Bei Tieren k\u00f6nnen die drei Kohlenstoffvorl\u00e4ufer Lactat oder Glycerin in Pyruvat umgewandelt werden, das wiederum in der Leber in Kohlenhydrate umgewandelt werden kann.[citation needed]Fetts\u00e4uren und Polyketide[edit]Durch den Prozess der Glykolyse werden Zucker in Acetyl-CoA zerlegt.  In einer ATP-abh\u00e4ngigen enzymatisch katalysierten Reaktion wird Acetyl-CoA carboxyliert, um Malonyl-CoA zu bilden.  Acetyl-CoA und Malonyl-CoA gehen eine Claisen-Kondensation mit Kohlendioxidverlust ein, um Acetoacetyl-CoA zu bilden.  Zus\u00e4tzliche Kondensationsreaktionen erzeugen sukzessive Poly-\u03b2-Ketoketten mit h\u00f6herem Molekulargewicht, die dann in andere Polyketide umgewandelt werden.[21]::Kapitel 3    Die Polyketidklasse der Naturstoffe hat verschiedene Strukturen und Funktionen und umfasst Prostaglandine und Makrolidantibiotika.[citation needed]Ein Molek\u00fcl Acetyl-CoA (die “Startereinheit”) und mehrere Molek\u00fcle Malonyl-CoA (die “Extendereinheiten”) werden durch Fetts\u00e4uresynthase unter Bildung von Fetts\u00e4uren kondensiert.[21]::Kapitel 3  Fetts\u00e4ure ist ein wesentlicher Bestandteil von Lipiddoppelschichten, die Zellmembranen sowie Fettenergiespeicher bei Tieren bilden.[citation needed]Quellen[edit]Naturstoffe k\u00f6nnen aus Zellen, Geweben und Sekreten von Mikroorganismen, Pflanzen und Tieren extrahiert werden.[26][27]    Ein roher (unfraktionierter) Extrakt aus einer dieser Quellen enth\u00e4lt eine Reihe strukturell vielf\u00e4ltiger und h\u00e4ufig neuartiger chemischer Verbindungen.  Die chemische Vielfalt in der Natur basiert auf der biologischen Vielfalt. Daher sammeln Forscher Proben aus der ganzen Welt, um sie in Screenings oder Bioassays zur Wirkstoffentdeckung zu analysieren und zu bewerten.  Diese Suche nach biologisch aktiven Naturstoffen wird als Bioprospektion bezeichnet.[26][27]Die Pharmakognosie bietet die Werkzeuge zum Nachweis, zur Isolierung und zur Identifizierung bioaktiver Naturstoffe, die f\u00fcr medizinische Zwecke entwickelt werden k\u00f6nnten.  Wenn ein “Wirkstoff” aus einer traditionellen Medizin oder einem anderen biologischen Material isoliert wird, spricht man von einem “Treffer”.  Anschlie\u00dfend werden wissenschaftliche und rechtliche Arbeiten durchgef\u00fchrt, um den Treffer zu validieren (z. B. Aufkl\u00e4rung des Wirkmechanismus, Best\u00e4tigung, dass kein Konflikt mit geistigem Eigentum besteht).  Darauf folgt das Hit-to-Lead-Stadium der Wirkstoffentdeckung, in dem Derivate des Wirkstoffs hergestellt werden, um seine Wirksamkeit und Sicherheit zu verbessern.[28][29]    Auf diese und verwandte Weise k\u00f6nnen moderne Arzneimittel direkt aus nat\u00fcrlichen Quellen entwickelt werden.[citation needed]Obwohl traditionelle Arzneimittel und anderes biologisches Material als ausgezeichnete Quelle f\u00fcr neue Verbindungen angesehen werden, kann die Extraktion und Isolierung dieser Verbindungen ein langsamer, teurer und ineffizienter Prozess sein.  F\u00fcr die Herstellung in gro\u00dfem Ma\u00dfstab k\u00f6nnen daher Versuche unternommen werden, die neue Verbindung durch Totalsynthese oder Semisynthese herzustellen.[30]    Da Naturstoffe im Allgemeinen Sekund\u00e4rmetaboliten mit komplexen chemischen Strukturen sind, ist ihre Gesamt- \/ Semisynthese nicht immer kommerziell realisierbar.  In diesen F\u00e4llen k\u00f6nnen Anstrengungen unternommen werden, um einfachere Analoga mit vergleichbarer Wirksamkeit und Sicherheit zu entwerfen, die f\u00fcr die Total- \/ Semisynthese geeignet sind.[31]Prokaryotisch[edit]Bakterien[edit]  Die zuf\u00e4llige Entdeckung und der anschlie\u00dfende klinische Erfolg von Penicillin f\u00fchrten zu einer gro\u00df angelegten Suche nach anderen Umweltmikroorganismen, die m\u00f6glicherweise antiinfekti\u00f6se Naturstoffe produzieren.  Boden- und Wasserproben wurden aus der ganzen Welt gesammelt, was zur Entdeckung von Streptomycin (abgeleitet von) f\u00fchrte Streptomyces griseus) und die Erkenntnis, dass Bakterien, nicht nur Pilze, eine wichtige Quelle f\u00fcr pharmakologisch aktive Naturstoffe darstellen.[33]    Dies f\u00fchrte wiederum zur Entwicklung eines beeindruckenden Arsenals an antibakteriellen und antimykotischen Wirkstoffen, darunter Amphotericin B, Chloramphenicol, Daptomycin und Tetracyclin (aus Streptomyces spp.),[34]  die Polymyxine (aus Paenibacillus polymyxa),[35]  und die Rifamycine (aus Amycolatopsis rifamycinica).[36]Obwohl die meisten von Bakterien stammenden Medikamente als Antiinfektiva eingesetzt werden, haben einige in anderen Bereichen der Medizin Verwendung gefunden.  Botulinumtoxin (aus Clostridium botulinum) und Bleomycin (aus Streptomyces verticillus) sind zwei Beispiele.  Botulinum, das f\u00fcr Botulismus verantwortliche Neurotoxin, kann in bestimmte Muskeln (z. B. die das Augenlid steuernden) injiziert werden, um Muskelkr\u00e4mpfen vorzubeugen.[32]    Das Glycopeptid Bleomycin wird auch zur Behandlung mehrerer Krebsarten verwendet, einschlie\u00dflich Hodgkin-Lymphom, Kopf- und Halskrebs und Hodenkrebs.[37]    Neuere Trends auf diesem Gebiet umfassen die Stoffwechselprofilierung und Isolierung von Naturstoffen aus neuartigen Bakterienarten, die in unerforschten Umgebungen vorkommen.  Beispiele sind Symbionten oder Endophyten aus tropischen Umgebungen,[38]  unterirdische Bakterien, die durch Bergbau \/ Bohrungen tief unter der Erde gefunden wurden,[39][40]  und Meeresbakterien.[41]Archaea[edit]Da sich viele Archaea an das Leben in extremen Umgebungen wie Polarregionen, hei\u00dfen Quellen, sauren Quellen, alkalischen Quellen, Salzseen und dem hohen Druck des Tiefseewassers angepasst haben, besitzen sie Enzyme, die unter recht ungew\u00f6hnlichen Bedingungen funktionieren.  Diese Enzyme sind potenziell in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie von Nutzen, wo biotechnologische Prozesse h\u00e4ufig hohe Temperaturen, extreme pH-Werte, hohe Salzkonzentrationen und \/ oder hohen Druck beinhalten.  Beispiele f\u00fcr bisher identifizierte Enzyme umfassen Amylasen, Pullulanasen, Cyclodextrin-Glycosyltransferasen, Cellulasen, Xylanasen, Chitinasen, Proteasen, Alkoholdehydrogenase und Esterasen.[42]    Archaea stellen auch eine Quelle f\u00fcr neue chemische Verbindungen dar, beispielsweise Isoprenylglycerolether 1 und 2 aus Thermococcus S557 und Methanocaldococcus jannaschii, beziehungsweise.[43]Eukaryotisch[edit]Pilze[edit]  Mehrere antiinfekti\u00f6se Medikamente wurden von Pilzen abgeleitet, darunter Penicillin und die Cephalosporine (antibakterielle Medikamente von Penicillium chrysogenum und Cephalosporium acremonium, beziehungsweise)[33]  und Griseofulvin (ein Antimykotikum aus Penicillium griseofulvum).[44]    Andere medizinisch n\u00fctzliche Pilzmetaboliten umfassen Lovastatin (aus Pleurotus ostreatus), die zu einer Reihe von Medikamenten wurde, die den Cholesterinspiegel senken, Cyclosporin (aus Tolypocladium inflatum), das zur Unterdr\u00fcckung der Immunantwort nach Organtransplantationen eingesetzt wird, und Ergometrin (aus Claviceps spp.), der als Vasokonstriktor wirkt und zur Vorbeugung von Blutungen nach der Geburt eingesetzt wird.[21]::Kapitel 6Asperlicin (aus Aspergillus alliaceus) ist ein weiteres Beispiel.  Asperlicin ist ein neuartiger Antagonist von Cholecystokinin, einem Neurotransmitter, von dem angenommen wird, dass er an Panikattacken beteiligt ist und m\u00f6glicherweise zur Behandlung von Angstzust\u00e4nden eingesetzt werden k\u00f6nnte.[citation needed]Pflanzen[edit]  Pflanzen sind eine Hauptquelle f\u00fcr komplexe und strukturell sehr unterschiedliche chemische Verbindungen (Phytochemikalien). Diese strukturelle Vielfalt ist teilweise auf die nat\u00fcrliche Selektion der produzierenden Organismen zur\u00fcckzuf\u00fchren stark Verbindungen zur Abschreckung von Pflanzenfressern (Futtermittel).[46]  Hauptklassen von Phytochemikalien umfassen Phenole, Polyphenole, Tannine, Terpene und Alkaloide.[47]  Obwohl die Anzahl der Pflanzen, die ausgiebig untersucht wurden, relativ gering ist, wurden bereits viele pharmakologisch aktive Naturstoffe identifiziert.  Klinisch n\u00fctzliche Beispiele umfassen die Antikrebsmittel Paclitaxel und Omacetaxin-Mepesuccinat (aus Taxus brevifolia und Cephalotaxus harringtonii, beziehungsweise),[48] das Malariamittel Artemisinin (aus Artemisia annua),[49] und der Acetylcholinesterase-Inhibitor Galantamin (aus Galanthus spp.) zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit.[50] Andere pflanzliche Arzneimittel, die medizinisch und \/ oder in der Freizeit verwendet werden, umfassen Morphin, Kokain, Chinin, Tubocurarin, Muskarin und Nikotin.[21]::Kapitel 6Tiere[edit]  Tiere sind auch eine Quelle f\u00fcr bioaktive Naturstoffe.  Insbesondere giftige Tiere wie Schlangen, Spinnen, Skorpione, Raupen, Bienen, Wespen, Tausendf\u00fc\u00dfler, Ameisen, Kr\u00f6ten und Fr\u00f6sche haben viel Aufmerksamkeit erregt.  Dies liegt daran, dass Giftbestandteile (Peptide, Enzyme, Nukleotide, Lipide, biogene Amine usw.) h\u00e4ufig sehr spezifische Wechselwirkungen mit einem makromolekularen Ziel im K\u00f6rper haben (z. B. \u03b1-Bungarotoxin aus Kobras).[52][53]      Wie bei pflanzlichen F\u00fctterungsmitteln wird diese biologische Aktivit\u00e4t auf nat\u00fcrliche Selektion zur\u00fcckgef\u00fchrt, wobei Organismen, die in der Lage sind, ihre Beute zu t\u00f6ten oder zu l\u00e4hmen und \/ oder sich gegen Raubtiere zu verteidigen, eher \u00fcberleben und sich vermehren.[53]Aufgrund dieser spezifischen Wechselwirkungen zwischen Chemikalien und Zielen haben sich Giftbestandteile als wichtige Werkzeuge zur Untersuchung von Rezeptoren, Ionenkan\u00e4len und Enzymen erwiesen.  In einigen F\u00e4llen haben sie auch als Vorreiter bei der Entwicklung neuartiger Medikamente gedient.  Zum Beispiel Teprotid, ein Peptid, das aus dem Gift der brasilianischen Grubenotter isoliert wurde Bothrops Jararacawar f\u00fchrend bei der Entwicklung der blutdrucksenkenden Mittel Cilazapril und Captopril.[53]    Auch Echistatin, ein Zerfall aus dem Gift der s\u00e4genschuppigen Viper Echis carinatus war f\u00fchrend bei der Entwicklung des Thrombozytenaggregationshemmers Tirofiban.[54]Zus\u00e4tzlich zu den oben beschriebenen Landtieren und Amphibien wurden viele Meerestiere auf pharmakologisch aktive Naturstoffe untersucht, wobei Korallen, Schw\u00e4mme, Manteltiere, Meeresschnecken und Bryozoen Chemikalien mit interessanten analgetischen, antiviralen und Antikrebsaktivit\u00e4ten liefern.[55]    Zwei f\u00fcr die klinische Verwendung entwickelte Beispiele umfassen \u03c9-Conotoxin (aus der Meeresschnecke) Conus magus)[56][51]  und Ecteinascidin 743 (aus der Manteltiere Ecteinascidia turbinata).[57]    Das erstere, \u03c9-Conotoxin, wird verwendet, um schwere und chronische Schmerzen zu lindern.[51][56]  w\u00e4hrend letzteres Ecteinascidin 743 zur Behandlung von metastasiertem Weichteilsarkom verwendet wird.[58]    Andere nat\u00fcrliche Produkte, die von Meerestieren stammen und als m\u00f6gliche Therapien untersucht werden, umfassen die Antitumormittel Discodermolid (aus dem Schwamm) Discodermia dissoluta),[59]Eleutherobin (aus der Koralle Erythropodium caribaeorum) und die Bryostatine (aus dem Bryozoan Bugula neritina).[59]Medizinische Anwendungen[edit]Naturstoffe haben manchmal eine pharmakologische Aktivit\u00e4t, die bei der Behandlung von Krankheiten von therapeutischem Nutzen sein kann.[60][61][62]  Dar\u00fcber hinaus k\u00f6nnen synthetische Analoga von Naturstoffen mit verbesserter Wirksamkeit und Sicherheit hergestellt werden, weshalb Naturstoffe h\u00e4ufig als Ausgangspunkte f\u00fcr die Wirkstoffentdeckung verwendet werden.  Naturstoffbestandteile haben zahlreiche Bem\u00fchungen zur Wirkstoffentdeckung angeregt, die schlie\u00dflich als neue Wirkstoffe anerkannt wurden[63][64]Traditionelle Medizin[edit]  Repr\u00e4sentative Beispiele f\u00fcr Arzneimittel auf Basis nat\u00fcrlicher ProdukteIndigene V\u00f6lker und alte Zivilisationen experimentierten mit verschiedenen pflanzlichen und tierischen Teilen, um festzustellen, welche Wirkung sie haben k\u00f6nnten.[45]  Durch Versuch und Irrtum in Einzelf\u00e4llen fanden traditionelle Heiler oder Schamanen einige Quellen, die therapeutische Wirkung zeigten und das Wissen \u00fcber eine rohe Droge repr\u00e4sentierten, die \u00fcber Generationen in Praktiken wie der traditionellen chinesischen Medizin und dem Ayurveda weitergegeben wurde.[45][65]  Extrakte einiger Naturstoffe f\u00fchrten zur modernen Entdeckung ihrer Wirkstoffe und schlie\u00dflich zur Entwicklung neuer Medikamente.[45][66]Moderne Arzneimittel aus Naturstoffen[edit]Eine gro\u00dfe Anzahl derzeit verschriebener Medikamente wurde entweder direkt von Naturprodukten abgeleitet oder von diesen inspiriert.[1][67]Einige der \u00e4ltesten auf Naturstoffen basierenden Medikamente sind Analgetika.  Es ist seit der Antike bekannt, dass die Rinde des Weidenbaums schmerzlindernde Eigenschaften hat.  Dies ist auf das Vorhandensein des Naturprodukts Salicin zur\u00fcckzuf\u00fchren, das wiederum zu Salicyls\u00e4ure hydrolysiert werden kann.  Ein synthetisches Derivat Acetylsalicyls\u00e4ure, besser bekannt als Aspirin, ist ein weit verbreitetes Schmerzmittel.  Sein Wirkungsmechanismus ist die Hemmung des Enzyms Cyclooxygenase (COX).[68]  Ein weiteres bemerkenswertes Beispiel ist, dass Opium aus dem Latex gewonnen wird Papaver somniferous (eine bl\u00fchende Mohnpflanze).  Die st\u00e4rkste narkotische Komponente von Opium ist das Alkaloid Morphin, das als Opioidrezeptoragonist wirkt.[69]    Ein neueres Beispiel ist das N-Typ-Calciumkanalblocker-Ziconotid-Analgetikum, das auf einem cyclischen Peptidkegel-Schneckentoxin (\u03c9-Conotoxin MVIIA) aus der Spezies basiert Conus magus.[70]Eine signifikante Anzahl von Antiinfektiva basiert auf nat\u00fcrlichen Produkten.[27]  Das erste entdeckte Antibiotikum, Penicillin, wurde aus dem Schimmel isoliert Penicillium.  Penicillin und verwandte Beta-Lactame hemmen das DD-Transpeptidase-Enzym, das Bakterien ben\u00f6tigen, um Peptidoglycan zur Bildung der Zellwand zu vernetzen.[71]Mehrere Naturstoffmedikamente zielen auf Tubulin ab, das Bestandteil des Zytoskeletts ist.  Dazu geh\u00f6rt der aus dem Tubulinpolymerisationsinhibitor Colchicin isolierte Colchicum autumnale (Herbstkrokusbl\u00fcte), die zur Behandlung von Gicht verwendet wird.[72]    Colchicin wird aus den Aminos\u00e4uren Phenylalanin und Tryptophan biosynthetisiert.  Im Gegensatz dazu ist Paclitaxel ein Tubulinpolymerisationsstabilisator und wird als Chemotherapeutikum verwendet.  Paclitaxel basiert auf dem Terpenoid-Naturstoff Taxol, aus dem isoliert wird  Taxus brevifolia (die pazifische Eibe).[73]Eine Klasse von Arzneimitteln, die h\u00e4ufig zur Senkung des Cholesterinspiegels verwendet werden, sind die HMG-CoA-Reduktase-Inhibitoren, beispielsweise Atorvastatin.  Diese wurden aus Mevastatin entwickelt, einem vom Pilz produzierten Polyketid Penicillium citrinum.[74]    Schlie\u00dflich werden eine Reihe von Naturstoffmedikamenten zur Behandlung von Bluthochdruck und Herzinsuffizienz eingesetzt.  Dazu geh\u00f6rt der Angiotensin-Converting-Enzym-Inhibitor Captopril.  Captopril basiert auf dem peptidischen Bradykinin-Potenzierungsfaktor, der aus dem Gift der brasilianischen Pfeilspitzenotter isoliert wurde (Bothrops Jararaca).[75]Begrenzungs- und Aktivierungsfaktoren[edit]Zahlreiche Herausforderungen beschr\u00e4nken die Verwendung von Naturstoffen f\u00fcr die Wirkstoffentdeckung, was dazu f\u00fchrt, dass Pharmaunternehmen im 21. Jahrhundert die Entdeckungsbem\u00fchungen dem Hochdurchsatz-Screening von reinen synthetischen Verbindungen mit k\u00fcrzeren Zeitr\u00e4umen f\u00fcr die Verfeinerung widmen.[12]  Naturstoffquellen sind h\u00e4ufig unzug\u00e4nglich f\u00fcr Zugang und Lieferung, weisen eine hohe Wahrscheinlichkeit der Vervielf\u00e4ltigung auf, verursachen von Natur aus Bedenken hinsichtlich des Patentschutzes in Bezug auf geistiges Eigentum, variieren in der Zusammensetzung aufgrund der Beschaffungssaison oder der Umgebung und sind anf\u00e4llig f\u00fcr steigende Aussterberaten.[12]Die biologische Ressource f\u00fcr die Wirkstoffentdeckung aus Naturstoffen ist nach wie vor reichlich vorhanden, wobei nur ein geringer Prozentsatz der Mikroorganismen, Pflanzenarten und Insekten auf Bioaktivit\u00e4t untersucht wird.[12]  In enormer Zahl bleiben Bakterien und marine Mikroorganismen ungepr\u00fcft.[76][77]  Ab 2008 wurde das Gebiet der Metagenomik vorgeschlagen, um Gene und ihre Funktion in Bodenmikroben zu untersuchen.[77][78]  Die meisten Pharmaunternehmen haben diese Ressource jedoch nicht vollst\u00e4ndig genutzt und stattdessen eine \u201ediversit\u00e4tsorientierte Synthese\u201c aus Bibliotheken bekannter Arzneimittel oder nat\u00fcrlicher Quellen f\u00fcr Bleiverbindungen mit h\u00f6herem Bioaktivit\u00e4tspotenzial entwickelt.[12]Isolierung und Reinigung[edit]  Penicillin G, das erste seiner Klasse, Pilzantibiotikum, wurde Ende der 1920er Jahre vom schottischen Mikrobiologen Alexander Fleming untersucht und Ende der 1930er Jahre von Ernst Boris Chain, Howard Florey und anderen als Therapeutikum durch Naturstoffisolierung praktiziert benannte Wissenschaftler, die 1945 den Nobelpreis f\u00fcr Medizin f\u00fcr die Arbeit teilen.  Fleming erkannte die antibakterielle Aktivit\u00e4t und das klinische Potenzial von “Pen G”, konnte es jedoch nicht reinigen oder stabilisieren.[79]  Entwicklungen bei chromatographischen Trennungen und Gefriertrocknung trugen dazu bei, Fortschritte bei der Herstellung kommerzieller Mengen von Penicillin und anderen Naturstoffen zu erzielen.[citation needed]Alle Naturstoffe beginnen als Gemische mit anderen Verbindungen aus der nat\u00fcrlichen Quelle, oft sehr komplexen Gemischen, aus denen das interessierende Produkt isoliert und gereinigt werden muss.  Das Isolation eines Naturstoffs bezieht sich je nach Kontext entweder auf die Isolierung ausreichender Mengen reiner chemischer Stoffe zur Aufkl\u00e4rung der chemischen Struktur, zur Ableitung \/ Abbauchemie, zu biologischen Tests und zu anderen Forschungsbed\u00fcrfnissen (im Allgemeinen Milligramm bis Gramm, historisch gesehen jedoch h\u00e4ufig mehr). ,[citation needed]  oder zur Isolierung von “analytischen Gr\u00f6\u00dfen” der interessierenden Substanz, wobei der Schwerpunkt auf der Identifizierung und Quantifizierung der Substanz liegt (z. B. in biologischem Gewebe oder in biologischer Fl\u00fcssigkeit) und wo die isolierte Menge von der angewandten Analysemethode abh\u00e4ngt (dies jedoch allgemein der Fall ist) immer Submikrogramm im Ma\u00dfstab).[80][page\u00a0needed]  Die Leichtigkeit, mit der der Wirkstoff isoliert und gereinigt werden kann, h\u00e4ngt von der Struktur, Stabilit\u00e4t und Menge des Naturprodukts ab.  Die Isolierungsmethoden, die angewendet werden, um diese zwei unterschiedlichen Produktskalen zu erreichen, sind ebenfalls unterschiedlich, umfassen jedoch im Allgemeinen Extraktion, F\u00e4llung, Adsorption, Chromatographie und manchmal Kristallisation.  In beiden F\u00e4llen wird die isolierte Substanz gereinigt chemische Homogenit\u00e4tDas hei\u00dft, spezifische kombinierte Trennungs- und Analysemethoden wie LC-MS-Methoden werden so ausgew\u00e4hlt, dass sie “orthogonal” sind – wobei ihre Trennungen auf der Grundlage unterschiedlicher Wechselwirkungsmodi zwischen Substanz und Isolationsmatrix erreicht werden – mit dem Ziel, nur eine einzige Spezies nachzuweisen, die in vorhanden ist die mutma\u00dfliche reine Probe.  Auf eine fr\u00fche Isolation folgt fast zwangsl\u00e4ufig Strukturbestimmunginsbesondere wenn eine wichtige pharmakologische Aktivit\u00e4t mit dem gereinigten Naturprodukt verbunden ist.[citation needed]Strukturbestimmung bezieht sich auf Methoden zur Bestimmung der chemischen Struktur eines isolierten, reinen Naturprodukts, ein Prozess, der eine Reihe chemischer und physikalischer Methoden umfasst, die sich im Laufe der Geschichte der Naturstoffforschung deutlich ver\u00e4ndert haben.  In den fr\u00fchesten Tagen konzentrierten sich diese auf die chemische Umwandlung unbekannter Substanzen in bekannte Substanzen und die Messung physikalischer Eigenschaften wie Schmelzpunkt und Siedepunkt sowie verwandte Methoden zur Bestimmung des Molekulargewichts.[citation needed]  In der Neuzeit konzentrieren sich die Methoden auf Massenspektrometrie und Kernspinresonanzmethoden, h\u00e4ufig mehrdimensionale und, wenn m\u00f6glich, niedermolekulare Kristallographie.[citation needed]  Zum Beispiel wurde die chemische Struktur von Penicillin 1945 von Dorothy Crowfoot Hodgkin bestimmt, f\u00fcr die sie sp\u00e4ter einen Nobelpreis f\u00fcr Chemie erhielt (1964).[81]Synthese[edit]Viele Naturprodukte haben sehr komplexe Strukturen.  Die wahrgenommene Komplexit\u00e4t eines Naturstoffs ist eine qualitative Angelegenheit, die aus der Ber\u00fccksichtigung seiner Molek\u00fclmasse, der besonderen Anordnung der Unterstrukturen (funktionelle Gruppen, Ringe usw.) zueinander, der Anzahl und Dichte dieser funktionellen Gruppen und der Stabilit\u00e4t besteht von diesen Gruppen und des Molek\u00fcls als Ganzes, der Anzahl und Art der stereochemischen Elemente, den physikalischen Eigenschaften des Molek\u00fcls und seiner Zwischenprodukte (die sich auf die Leichtigkeit seiner Handhabung und Reinigung auswirken), all dies im Zusammenhang mit dem Neuheit der Struktur und ob vorhergehende verwandte Synthesebem\u00fchungen erfolgreich waren (siehe unten f\u00fcr Details).[citation needed]  Einige Naturstoffe, insbesondere solche, die weniger komplex sind, lassen sich leicht und kosteng\u00fcnstig durch vollst\u00e4ndige chemische Synthese aus leicht verf\u00fcgbaren, einfacheren chemischen Bestandteilen herstellen, ein Verfahren, das als Totalsynthese bezeichnet wird (insbesondere wenn das Verfahren keine durch biologische Wirkstoffe vermittelten Schritte umfasst).  Nicht alle Naturprodukte sind f\u00fcr eine Totalsynthese geeignet, kosteng\u00fcnstig oder auf andere Weise.  Insbesondere sind die komplexesten oft nicht.  Viele sind zug\u00e4nglich, aber die erforderlichen Wege sind einfach zu teuer, um eine Synthese im praktischen oder industriellen Ma\u00dfstab zu erm\u00f6glichen.  Um jedoch f\u00fcr weitere Untersuchungen zur Verf\u00fcgung zu stehen, m\u00fcssen alle Naturstoffe isoliert und gereinigt werden.  Dies kann ausreichen, wenn die Isolierung geeignete Mengen des Naturprodukts f\u00fcr den beabsichtigten Zweck liefert (z. B. als Arzneimittel zur Linderung von Krankheiten).  Arzneimittel wie Penicillin, Morphin und Paclitaxel erwiesen sich in erschwinglichen Ma\u00dfst\u00e4ben nur \u00fcber Isolierungsverfahren (ohne dass ein wesentlicher Beitrag zur synthetischen Chemie geleistet wurde) als erschwinglich.[citation needed]  In anderen F\u00e4llen sind die ben\u00f6tigten Mittel jedoch ohne Manipulationen der synthetischen Chemie nicht verf\u00fcgbar.[citation needed]Semisynthese[edit]Der Prozess der Isolierung eines Naturprodukts von seiner Quelle kann in Bezug auf den Zeit- und Materialaufwand kostspielig sein und die Verf\u00fcgbarkeit der verwendeten nat\u00fcrlichen Ressource in Frage stellen (oder \u00f6kologische Konsequenzen f\u00fcr die Ressource haben).  Zum Beispiel wurde gesch\u00e4tzt, dass die Rinde einer ganzen Eibe (Taxus brevifolia) m\u00fcsste geerntet werden, um genug Paclitaxel f\u00fcr nur eine Einzeldosis Therapie zu extrahieren.[82]  Dar\u00fcber hinaus ist die Anzahl der Strukturanaloga, die f\u00fcr die Strukturaktivit\u00e4tsanalyse (SAR) einfach \u00fcber die Ernte erh\u00e4ltlich sind (wenn \u00fcberhaupt mehr als ein Strukturanalog vorhanden ist), durch die im Organismus wirkende Biologie begrenzt und liegt somit au\u00dferhalb der Kontrolle des Experimentators.[citation needed]In solchen F\u00e4llen, in denen das endg\u00fcltige Ziel schwerer zu erreichen ist oder die SAR begrenzt, ist es manchmal m\u00f6glich, einen Biosynthesevorl\u00e4ufer oder ein Analogon im mittleren bis sp\u00e4ten Stadium zu beschaffen, aus dem das endg\u00fcltige Ziel hergestellt werden kann.  Dies wird als Semisynthese oder bezeichnet Teilsynthese.  Bei diesem Ansatz wird das verwandte Biosynthesezwischenprodukt geerntet und dann durch herk\u00f6mmliche Verfahren der chemischen Synthese in das Endprodukt umgewandelt.[citation needed]Diese Strategie kann zwei Vorteile haben.  Erstens kann das Zwischenprodukt leichter und in h\u00f6herer Ausbeute extrahiert werden als das letztendlich gew\u00fcnschte Produkt.  Ein Beispiel hierf\u00fcr ist Paclitaxel, das durch Extraktion von 10-Deacetylbaccatin III aus hergestellt werden kann T. brevifolia Nadeln, dann eine vierstufige Synthese durchf\u00fchren.[citation needed]  Zweitens kann der Weg zwischen halbsynthetischem Ausgangsmaterial und Endprodukt die Synthese von Analoga des Endprodukts erm\u00f6glichen.  Die halbsynthetischen Penicilline der neueren Generation veranschaulichen den Nutzen dieses Ansatzes.[citation needed]Totalsynthese[edit]  Strukturelle Darstellung von Cobalamin, einem fr\u00fchen Naturprodukt, das isoliert und strukturell charakterisiert ist.[83]  Die variable R-Gruppe kann eine Methyl- oder 5′-Adenosylgruppe oder ein Cyanid- oder Hydroxidanion sein.  Der “Beweis” durch Synthese von Vitamin B.12 wurde 1972 von den Gruppen von RB Woodward durchgef\u00fchrt[84]  und A. Eschenmoser.[85]Im Allgemeinen ist die Totalsynthese von Naturstoffen eine nichtkommerzielle Forschungsaktivit\u00e4t, die auf ein tieferes Verst\u00e4ndnis der Synthese bestimmter Naturstoffger\u00fcste und die Entwicklung grundlegender neuer Synthesemethoden abzielt.  Trotzdem ist es von enormer wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Bedeutung.  Durch die Bereitstellung anspruchsvoller synthetischer Targets hat es beispielsweise eine zentrale Rolle bei der Entwicklung des Gebiets der organischen Chemie gespielt.[86][87]  Vor der Entwicklung analytischer chemischer Methoden im 20. Jahrhundert wurden die Strukturen von Naturstoffen durch Totalsynthese (sogenannter “Strukturnachweis durch Synthese”) best\u00e4tigt.[88]  Fr\u00fche Bem\u00fchungen in der Naturstoffsynthese zielten auf komplexe Substanzen wie Cobalamin (Vitamin B) ab12), ein essentieller Cofaktor im Zellstoffwechsel.[84][85]Symmetrie[edit]Die Untersuchung von dimerisierten und trimerisierten Naturstoffen hat gezeigt, dass h\u00e4ufig ein Element bilateraler Symmetrie vorliegt.  Bilaterale Symmetrie bezieht sich auf ein Molek\u00fcl oder System, das ein C enth\u00e4lt2, C.soder C.2v Punktgruppenidentit\u00e4t.  C.2 Symmetrie ist in der Regel viel h\u00e4ufiger als andere Arten der bilateralen Symmetrie.  Dieser Befund gibt Aufschluss dar\u00fcber, wie diese Verbindungen mechanistisch hergestellt werden k\u00f6nnten, und gibt einen Einblick in die thermodynamischen Eigenschaften, die diese Verbindungen g\u00fcnstiger machen.  Dichtefunktionaltheoretische (DFT), Hartree Fock- und semiempirische Berechnungen zeigen ebenfalls eine gewisse Beg\u00fcnstigung f\u00fcr die Dimerisierung in Naturstoffen aufgrund der Entwicklung von mehr Energie pro Bindung als das \u00e4quivalente Trimer oder Tetramer.  Es wird vermutet, dass dies auf eine sterische Hinderung im Kern des Molek\u00fcls zur\u00fcckzuf\u00fchren ist, da die meisten Naturstoffe eher von Kopf zu Kopf als von Kopf zu Schwanz dimerisieren und trimerisieren.[89]Forschung und Lehre[edit]Forschungs- und Lehrt\u00e4tigkeiten im Zusammenhang mit Naturprodukten fallen in verschiedene akademische Bereiche, darunter organische Chemie, medizinische Chemie, Pharmakognosie, Ethnobotanik, traditionelle Medizin und Ethnopharmakologie.  Andere biologische Bereiche umfassen chemische Biologie, chemische \u00d6kologie, Chemogenomik,[90]Systembiologie, molekulare Modellierung, Chemometrie und Chemoinformatik.[91]Chemie[edit]Die Naturstoffchemie ist ein eigenst\u00e4ndiges Gebiet der chemischen Forschung, das f\u00fcr die Entwicklung und Geschichte der Chemie von Bedeutung war.  Das Isolieren und Identifizieren von Naturstoffen war wichtig, um Substanzen f\u00fcr die fr\u00fche pr\u00e4klinische Wirkstoffforschung zu beschaffen, um die traditionelle Medizin und Ethnopharmakologie zu verstehen und pharmakologisch n\u00fctzliche Bereiche des chemischen Raums zu finden.[92]  Um dies zu erreichen, wurden viele technologische Fortschritte erzielt, wie die Entwicklung der Technologie im Zusammenhang mit chemischen Trennungen und die Entwicklung moderner Methoden zur Bestimmung der chemischen Struktur wie NMR.  Dar\u00fcber hinaus werden Naturstoffe durch organische Synthese hergestellt, um ihre Struktur zu best\u00e4tigen oder um Zugang zu gr\u00f6\u00dferen Mengen von Naturprodukten von Interesse zu erhalten.  In diesem Prozess wurde die Struktur einiger Naturprodukte \u00fcberarbeitet,[93][94][95]  Die Herausforderung, Naturstoffe zu synthetisieren, hat zur Entwicklung neuer Synthesemethoden, Synthesestrategien und -taktiken gef\u00fchrt.[96]  In dieser Hinsicht spielen Naturstoffe eine zentrale Rolle bei der Ausbildung neuer synthetischer organischer Chemiker und sind eine Hauptmotivation f\u00fcr die Entwicklung neuer Varianten alter chemischer Reaktionen (z. B. die Evans-Aldol-Reaktion) sowie f\u00fcr die vollst\u00e4ndige Entdeckung neue chemische Reaktionen (z. B. die Woodward-cis-Hydroxylierung, die Sharpless-Epoxidierung und die Suzuki-Miyaura-Kreuzkupplungsreaktionen).[97]Biochemie[edit]Die Biosynthese von Naturstoffen ist von Interesse.  Die Kenntnis der Biosynthese erm\u00f6glicht verbesserte Wege zu wertvollen Naturstoffen.  Dieses Wissen kann dann genutzt werden, um auf gr\u00f6\u00dfere Mengen von Naturstoffen mit interessanter biologischer Aktivit\u00e4t zuzugreifen und um medizinisch n\u00fctzliche Naturstoffe wie Alkaloide effizienter und wirtschaftlicher herzustellen.[98]Geschichte[edit]  Antoine Lavoisier (1743\u20131794)  Friedrich W\u00f6hler (1800-1882)  Hermann Emil Fischer (1852-1919)  Richard Willst\u00e4tter (1872-1942)  Robert Robinson (1886-1975)Grundlagen der organischen und Naturstoffchemie[edit]Das Konzept der Naturstoffe reicht bis ins fr\u00fche 19. Jahrhundert zur\u00fcck, als die Grundlagen der organischen Chemie gelegt wurden.  Die organische Chemie wurde damals als die Chemie von Substanzen angesehen, aus denen Pflanzen und Tiere bestehen.  Es war eine relativ komplexe Form der Chemie und stand in starkem Kontrast zur anorganischen Chemie, deren Prinzipien der Franzose Antoine Lavoisier 1789 in seiner Arbeit aufgestellt hatte Trait\u00e9 \u00c9l\u00e9mentaire de Chimie.[99]Isolation[edit]Lavoisier zeigte Ende des 18. Jahrhunderts, dass organische Substanzen aus einer begrenzten Anzahl von Elementen bestehen: haupts\u00e4chlich Kohlenstoff und Wasserstoff und erg\u00e4nzt durch Sauerstoff und Stickstoff.  Er konzentrierte sich schnell auf die Isolierung dieser Substanzen, oft weil sie eine interessante pharmakologische Aktivit\u00e4t hatten.  Pflanzen waren die Hauptquelle f\u00fcr solche Verbindungen, insbesondere Alkaloide und Glykoside.  Es war seit langem bekannt, dass Opium, eine klebrige Mischung von Alkaloiden (einschlie\u00dflich Codein, Morphin, Noscapin, Thebain und Papaverin) aus Schlafmohn (Papaver somniferum), narkotische und gleichzeitig geistesver\u00e4ndernde Eigenschaften besa\u00df.  Bereits 1805 hatte der deutsche Chemiker Friedrich Sert\u00fcrner Morphin isoliert, und in den 1870er Jahren wurde entdeckt, dass das Kochen von Morphin mit Essigs\u00e4ureanhydrid eine Substanz mit starker schmerzunterdr\u00fcckender Wirkung hervorbrachte: Heroin.[100]  1815 isolierte Eug\u00e8ne Chevreul Cholesterin, eine kristalline Substanz, aus tierischem Gewebe, das zur Klasse der Steroide geh\u00f6rt, und 1820 wurde Strychnin, ein Alkaloid, isoliert.[citation needed]Synthese[edit]Ein zweiter wichtiger Schritt war die Synthese organischer Verbindungen.  W\u00e4hrend die Synthese anorganischer Substanzen seit langem bekannt ist, war die Synthese organischer Substanzen eine schwierige H\u00fcrde.  Der schwedische Chemiker J\u00f6ns Jacob Berzelius vertrat 1827 die Auffassung, dass eine unverzichtbare Naturkraft f\u00fcr die Synthese organischer Verbindungen, die als Lebenskraft oder Lebenskraft bezeichnet wird, erforderlich sei.  Diese philosophische Idee, der Vitalismus, hatte bis weit ins 19. Jahrhundert hinein viele Anh\u00e4nger, auch nach der Einf\u00fchrung der Atomtheorie.  Die Idee des Vitalismus passte besonders zum Glauben an die Medizin;  Die traditionellsten Heilpraktiken glaubten, dass Krankheit das Ergebnis eines Ungleichgewichts in den Lebensenergien ist, das das Leben vom Nichtleben unterscheidet.  Ein erster Versuch, die Idee des Vitalismus in der Wissenschaft zu brechen, wurde 1828 unternommen, als es dem deutschen Chemiker Friedrich W\u00f6hler gelang, Harnstoff, ein im Urin vorkommendes Naturprodukt, durch Erhitzen von Ammoniumcyanat, einer anorganischen Substanz, zu synthetisieren:[101]N.H.4\u00d6C.N. \u2192  60\u2218C.   H.2N.C.\u00d6N.H.2{ displaystyle  mathrm {NH_ {4} OCN  { xrightarrow {  60 ^ { circ} C  }}  H_ {2} NCONH_ {2}}}Diese Reaktion zeigte, dass zur Herstellung organischer Substanzen keine Lebenskraft erforderlich war.  Diese Idee stie\u00df jedoch zun\u00e4chst auf gro\u00dfe Skepsis, und nur 20 Jahre sp\u00e4ter, mit der Synthese von Essigs\u00e4ure aus Kohlenstoff durch Adolph Wilhelm Hermann Kolbe, wurde die Idee akzeptiert.  Die organische Chemie hat sich seitdem zu einem unabh\u00e4ngigen Forschungsgebiet entwickelt, das sich der Untersuchung kohlenstoffhaltiger Verbindungen widmet, da dieses gemeinsame Element in einer Vielzahl von Substanzen aus der Natur nachgewiesen wurde.  Ein wichtiger Faktor bei der Charakterisierung organischer Materialien war auf der Grundlage ihrer physikalischen Eigenschaften (wie Schmelzpunkt, Siedepunkt, L\u00f6slichkeit, Kristallinit\u00e4t oder Farbe).[citation needed]Strukturtheorien[edit]Ein dritter Schritt war die Strukturaufkl\u00e4rung organischer Substanzen: Obwohl die Elementzusammensetzung reiner organischer Substanzen (unabh\u00e4ngig davon, ob sie nat\u00fcrlichen oder synthetischen Ursprungs waren) ziemlich genau bestimmt werden konnte, war die Molek\u00fclstruktur immer noch ein Problem.  Der Drang zur Strukturaufkl\u00e4rung resultierte aus einem Streit zwischen Friedrich W\u00f6hler und Justus von Liebig, die beide ein Silbersalz derselben Zusammensetzung untersuchten, aber unterschiedliche Eigenschaften hatten.  W\u00f6hler untersuchte Silbercyanat, eine harmlose Substanz, w\u00e4hrend von Liebig Silberfulminat, ein Salz mit explosiven Eigenschaften, untersuchte.[102]  Die Elementaranalyse zeigt, dass beide Salze gleiche Mengen Silber, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthalten.  Nach den damals vorherrschenden Vorstellungen sollten beide Substanzen die gleichen Eigenschaften besitzen, was jedoch nicht der Fall war.  Dieser offensichtliche Widerspruch wurde sp\u00e4ter durch Berzelius ‘Isomertheorie gel\u00f6st, wobei nicht nur die Anzahl und Art der Elemente f\u00fcr die Eigenschaften und die chemische Reaktivit\u00e4t von Bedeutung sind, sondern auch die Position der Atome innerhalb einer Verbindung.  Dies war eine direkte Ursache f\u00fcr die Entwicklung von Strukturtheorien wie der radikalen Theorie von Jean-Baptiste Dumas und der Substitutionstheorie von Auguste Laurent.[103]    Es dauerte jedoch bis 1858, bis Kekul\u00e9 bis August eine bestimmte Strukturtheorie formulierte.  Er stellte fest, dass Kohlenstoff vierwertig ist und sich an sich selbst binden kann, um Kohlenstoffketten zu bilden, wie sie in Naturprodukten vorkommen.[104]Das Konzept erweitern[edit]Das Konzept des Naturprodukts, das urspr\u00fcnglich auf organischen Verbindungen beruhte, die aus Pflanzen isoliert werden konnten, wurde Mitte des 19. Jahrhunderts vom Deutschen Justus von Liebig um tierisches Material erweitert.  Hermann Emil Fischer wandte sich 1884 der Erforschung von Kohlenhydraten und Purinen zu, f\u00fcr die er 1902 den Nobelpreis erhielt. Es gelang ihm auch, im Labor eine Vielzahl von Kohlenhydraten, einschlie\u00dflich Glukose und Mannose, synthetisch herzustellen.  Nach der Entdeckung von Penicillin durch Alexander Fleming im Jahr 1928 wurden Pilze und andere Mikroorganismen in das Arsenal der Naturstoffquellen aufgenommen.[100]Meilensteine[edit]In den 1930er Jahren waren mehrere gro\u00dfe Klassen von Naturprodukten bekannt.  Wichtige Meilensteine \u200b\u200benthalten:[according to whom?]Terpene, zuerst systematisch von Otto Wallach (Nobelpreis 1910) und sp\u00e4ter von Leopold Ru\u017ei\u010dka (Nobelpreis 1939) untersuchtFarbstoffe auf Basis von Porphinen (einschlie\u00dflich Chlorophyll und H\u00e4m), untersucht von Richard Willst\u00e4tter (Nobelpreis 1915) und Hans Fischer (Nobelpreis 1930)Steroide, untersucht von Heinrich Otto Wieland (Nobelpreis 1927) und Adolf Windaus (Nobelpreis 1928)Carotinoide, studiert von Paul Karrer (Nobelpreis 1937)Vitamine, untersucht unter anderem von Paul Karrer, Adolf Windaus, Robert R. Williams, Norman Haworth (Nobelpreis 1937), Richard Kuhn (Nobelpreis 1938) und Albert Szent-Gy\u00f6rgyiHormone untersucht von Adolf Butenandt (Nobelpreis 1939) und Edward Calvin Kendall (Nobelpreis 1950)Alkaloide und Anthocyane, untersucht unter anderem von Robert Robinson (Nobelpreis 1947)Siehe auch[edit]Zeitschriften[edit]Verweise[edit]^ ein b Cutler S, Cutler HG (2000). 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