Die Bausteine des Lebens in 3-D - scinexx | Das Wissensmagazin
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Moleküle aus dem Computer

Die Bausteine des Lebens in 3-D

Die Anwendungen der Computertechnik beschränken sich keineswegs auf die eher physikalisch ausgerichteten Forschungsdisziplinen. In den letzten Jahren halten sie zunehmend auch Einzug in die chemische und biologische Forschung. Vorbei die Zeiten, als Chemiker und Pharmazeuten neue Mixturen und Wirkstoffe nach dem Versuch und Irrtum-Prinzip in stinkenden Labors zusammenrühren mussten. Heute können sie dafür Schutzbrille und Laborkittel im Schrank hängen lassen, „gebraut“ wird am Computer.

Molekülmodell © CDC

Auf der Suche nach immmer neuen Medikamenten ermöglichen 3-D- Visualisierungen und naturgetreue Modelle von Molekülen, Verbindungen eine ganz neue Herangehensweise. Die Forscher gehen nun nicht mehr von ausschließlich von einem zufällig entdeckten Stoff und seiner möglichen Wirkung aus, sondern beginnen einfach am Ende, beim Ergebnis: Welche Form muss ein Molekül haben, um die von mir gewünschte Wirkung hervorzurufen? Diese Frage steht nun am Anfang der Suche. Ausgehend von diesen Vorgaben kann nun mithilfe von umfangreichen Stoffdatenbanken und von Computermodellen sehr schnell ein passender Wirkstoff „maßgeschneidert“ werden. In vielen Fällen liefert der Rechner dann die passenden und günstigsten Herstellungswege gleich mit dazu.

Auch in der Biotechnologie spielen Computer eine immer größerer Rolle. Mit der zunehmenden Sequenzierung und Erforschung des menschlichen Genoms geht es für die Gentechfirmen und Institute vor allem darum, im Wettlauf um die lukrativsten Genpatente und Produkte nicht zurückzufallen. Und entscheidend dafür ist die Schnelligkeit ihrer „Rechenknechte“, der vollautomatischen Sequenziermaschinen, die in rasendem Tempo immer neue Buchstabenkolonnen ausspucken. Craig Venter, Leiter des Gentechnikunternehmens Celera dazu: „Vor drei Jahren noch dachte man, die Biologie hätte kaum Bedarf für Computer und wäre daher für die Computerindustrie völlig uninteressant, heute sind wir es, die der Computerindustrie Beine machen.“

Aber auch Modelle und Simulationen werden immer wichtiger: Denn der Buchstabensalat macht erst dann Sinn, wenn bekannt ist, welches Protein er kodiert und am besten noch, welche Funktion das betreffende Eiweiss im Körper hat. Da gerade bei Proteinen Funktion und räumliche Struktur untrennbar miteinander verbunden sind, sind 3-D-Modelle ein unentbehrliches Hilfsmittel geworden. Der BSE-Erreger, ein Prion-Eiweiss zeigt dieses Prinzip recht gut, zwischen dem gesunden, unschädlichen und dem krankmachenden Prion besteht kein stofflicher, wohl aber ein struktureller Unterschied. Am Modell wird dies auf den ersten Blick klar.

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Stand: 27.01.2001

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Simulierte Welten
Modelle der Natur im Computer

Überblick
Das Wichtigste in Kürze

Zahlen, Daten und Modelle..
Supercomputer auf dem Vormarsch

Die dritte Säule der Forschung
Die digitale Revolution in der Wissenschaft

Vom Schnittbild zur Virtual Reality in 4-D
Entwicklung und Einsatzgebiete der Computersimulation

Wirbelnde Winde in 3-D
Hurrikanvorhersage aus dem Computer

Sturm auf dem Bildschirm
Simulationen von Unwettern und Blizzards

"Impact"
Simulation eines Meteoriteneinschlags im Atlantik

Auf den Spuren von Jules Verne
Der virtuelle Blick in das Innere der Erde

Verkehrte Welt im Ostpazifik
El Nino-Vorhersage aus dem Computer

Lawinen auf der Spur
Computersimulationen in der Lawinenforschung

Die Bausteine des Lebens in 3-D
Moleküle aus dem Computer

Die Galerie der 64.000 Wetterfrösche
Computer und die Anfänge der Wettervorhersage

Die Wettermaschinen
Wie funktioniert die Wettervorhersage?

Virtueller Regen...
Lokalen Wetterereignissen auf der Spur

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