66223 - CHIMICA DEI RECETTORI E BIOCATALISI

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente ha competenze sulle tematiche della chimica dei recettori, farmacodinamica, farmacocinetica, neurotrasmettitori, e con le strategie per la progettazione di farmaci del sistema nervoso centrale. Inoltre, è in grado di classificare gli enzimi e di chiarire i meccanismi di azione e gli aspetti stereochimici della biocatalisi, ed è in grado di usare gli enzimi per sintesi alternative e a trasferire le proprie competenze chimiche ad applicazioni industriali nel settore farmaceutico. Infine, possiede un linguaggio che gli permette di effettuare ricerche interdisciplinari e dialogare con biologi, biotecnologi, biochimici, medici.

Contenuti

PREREQUISITI: chimica organica (gruppi funzionali e loro proprietà e reattività); chimica delle sostanze naturali: carboidrati, lipidi, amminoacidi, nucleotidi

MODULO 1

Scoperta e sviluppo di farmaci: QSAR, high throughput, virtual screening, computer-assisted drug design, molecular docking, combinatorial chemistry, etc. Sviluppo di farmaci a partire dai peptidi: peptidomimetici.

Comunicazione tra cellule. Trasporto dei segnali all'interno della cellula e del nucleo. Secrezione dei trasmettitori. Biosintesi, meccanismo d'azione, interferenza chimica di neurotrasmettitori.

Farmacodinamica. Interazione molecola-recettore. Agonismo/antagonismo. Tipi diversi di recettore: canale, GPCR, etc. Trasmissione, tolleranza, desensitizzazione, terminazione dell'effetto.

Farmacocinetica. Profilo ADME(T) di un farmaco.

Neurotrasmettitori oppioidi: genesi, effetto sulla trasmissione del dolore, utilizzo come farmaci. Strategie applicate alla sintesi di analgesici.

Farmacologia connessa a: dopamina, adrenalina, acetilcolina, serotonina, GABA, glutammato, ormoni, etc. Principali classi dei farmaci attivi verso il comportamento e la neurotrasmissionee: ormoni, antidepressivi, neurolettici, sostanze da abuso, etc.

Esercizi: sintesi di composti di interesse farmaceutico.

MODULO 2

Enzimi quali catalizzatori in sintesi organica. Classificazione, struttura di enzimi e fonti. Specificità e selettività enzimatica. Catalisi enzimatica (meccanismo acido-base, catalisi covalente, catalisi in metallo-enzimi).

Utilizzo di enzimi in sintesi organica. Vantaggi e limitazioni nell'uso di enzimi in catalisi Formazione di legami C-C attraverso biocatalisi. Idrolasi, proteasi e nitrilasi. Enzimi ossidoriduttivi: deidrogenasi e mono- e di-ossigenasi. Utilizzo di enzimi in solventi organici e alternativi. Enzimi quale paradigma nella chimica sostenibile. Tecniche di immobilizzazione di enzimi.

Discussione di sintesi di farmaci che utilizzano biocatalisi. Importanza ed impiego di enzimi nei vari settori dell'industria

Testi/Bibliografia

Farmacologia generale e molecolare, Clementi, Fumagalli, UTET

Siliprandi & Tettamanti - Biochimica Medica - Parti I e II - PICCIN

Santagada, Caliendo - Peptidi e peptidomimetici - PICCIN

Intro alla Chimica Fermaceutuca, Patrick, Edises

Faber, Biotransformation in Organic Chemistry

Voet, Voet, Pratt, Fondamenti di Biochimica

Garrett, Grisham, Biochemistry

Gerhartz, W. Enzymes in Industry

Wong, C.H.; Whitesides, G. M: Enzymes in Synthetic Organic Chemistry

Metodi didattici

lezione frontale con proiezione di diapositive , esercitazione di gruppo: sintesi di farmaci del CNS

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame è orale e costituito da due parti, la prima che mira ad accertare le conoscenze relative al modulo della chimica dei recettori, la seconda che approfondisce le tematiche della chimica degli enzimi.

Il voto è costituito dai punteggi delle due parti in proporzioni uguali. Per entrambe le parti, il colloquio è volto ad accertare le competenze e le abilità acquisite. Pertanto saranno risolti esercizi alla lavagna discutendo procedure e sintesi. Inoltre verrà approfondito l'aspetto teorico.

Giudizio di non sufficienza: significative lacune sui contenuti del corso; lacune gravi formative nelle conoscenze di base in ambito chimico, linguaggio inappropriato, mancanza di orientamento all’interno degli argomenti trattati nel corso.

Sufficienza: linguaggio  appena appropriato, scarsa capacità argomentativa e conoscenze minime degli argomenti d’esame.

Valutazioni buone richiedono per lo meno una buona conoscenza mnemonica della materia, e almeno una discreta capacità di sintesi e di analisi articolata, con linguaggio tecnico corretto.

Eccellenza: oltre alle competenze, è richieste l'abilità di metterle  a frutto; necessita una visione chiara e panoramica degli argomenti, alta capacità di argomentazione, padronanza di competenze ampia e di linguaggio tecnico specifico, capacità di risolvere esercizi complessi.

N.B. Le conoscenze di base di chimica organica e biochimica sono richieste per collocare gli argomenti nella giusta prospettiva.

Mediamente il tempo richiesto è 40 minuti per entrambe le discussioni.

Strumenti a supporto della didattica

proiezione power-point, e dispense disponibili su Unibo/Gentilucci/materiale didattico

Presentazioni in formato elettronico su AMS Campus

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Luca Gentilucci

Consulta il sito web di Alessandra Tolomelli