C9550 - CHIMICA DEI RECETTORI E BIOCATALISI

Conoscenze e abilità da conseguire

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

MODULO 1. RECETTORI

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

Parte 1. Scoperta e sviluppo di farmaci.

QSAR, high throughput, virtual screening, computer-assisted drug design, molecular docking, combinatorial chemistry, etc.

Sviluppo di farmaci mediante peptidomimetici.

Parte 2. Elementi di chimica farmaceutica.

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

Farmacocinetica. Profilo ADMET di un farmaco.

Parte 3. Comunicazione nel sistema nervoso centrale.

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

Sistema oppioide: genesi, effetto sulla trasmissione del dolore, utilizzo come farmaci. Oppiacei e peptidi endogeni. Strategie applicate alla sintesi di analgesici. Studio dei recettori e analisi strutturale.

Sistema della dopamina e adrenalina. Sistema dell’acetilcolina. Sistema del GABA. Trasmissione via ormoni.

Esempi di farmaci: ormoni, antidepressivi, neurolettici, sostanze da abuso, etc.

ESERCITAZIONI.

Sintesi di composti di interesse farmaceutico.

Esercitazione in silico: progettazione di composti anti-istaminici con l'ausilio di risorse online per screening virtuale di proprietà farmacocinetiche e farmacodinamiche.

MODULO 2. CATALISI ENZIMATICA

• Introduzione alla catalisi enzimatica in sintesi organica, cenni storici e impatto economico.
• Classificazione, struttura di enzimi e fonti.
• Cenni di cinetica enzimatica, specificità e selettività 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
• Meccanismi e applicazioni in sintesi di alcune classi di enzimi: Idrolasi, proteasi, transaminasi, enzimi ossidoriduttivi, liasi.
• Utilizzo di enzimi in solventi organici e mezzi non convenzionali.
• Biocatalisi per la sostenibilità, tecniche di immobilizzazione di enzimi.

Discussione di applicazioni industriali in ambito farmaceutico, tessile, alimentare, bioraffinerie, biocatalisi.

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. Esercitazione: progettazione di anti-istaminici (necessario il notebook)

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, e a partire dagli aspetti teorici. Inoltre saranno anche proposti esercizi alla lavagna, discutendo procedure, meccanismi, e sintesi.

Mediamente il tempo richiesto è 25 minuti per ciascun modulo.

Gradazione del voto

Giudizio di non sufficienza: si riscontrano significative lacune sui contenuti; lacune 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 voto 18-23

Valutazione buona: buona conoscenza mnemonica della materia, e discreta capacità di sintesi e di analisi articolata, con linguaggio tecnico corretto, voto 24-27

Eccellenza: oltre alle competenze, è richieste capacità di elaborazione; 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 voto 28-30 lode

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

Studenti con DSA e/o disabilità temporanee o permanenti: contattare al più presto l'ufficio competente (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it/per-gli-studenti) affinché possa proporre adattamenti accettabili. La richiesta di adattamento deve essere presentata con congruo anticipo (15 giorni prima della data d'esame) al docente, che ne valuterà l'adeguatezza, tenendo conto degli obiettivi didattici.

Uso dell'intelligenza artificiale. Per quanto riguarda la verifica dell’apprendimento, è consentito un uso limitato, dichiarato e non sostanziale dell’IA per attività di supporto, ad es. riformulazione, schematizzazione, approfondimento, ricerca di collegamenti tra le diverse parti. L’uso della IA per riassumere, abbreviare, sintetizzare, semplificare, non è consentito; è provato che la gestione dei contenuti del corso attraverso la IA possa portare a alterazioni dei contenuti anche sostanziali. Non è permesso avvalersi della IA per lo svolgimento della prova d’esame.

Strumenti a supporto della didattica

Proiezioni 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