CHIMICA DEI COMPOSTI NATURALI BIOATTIVI

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1 DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE Corso di laurea magistrale in Chimica organica e bioorganica Anno accademico 2016/ anno CHIMICA DEI COMPOSTI NATURALI BIOATTIVI CHIM/06-6 CFU - 2 semestre Docente titolare dell'insegnamento CORRADO TRINGALI ctringali@unict.it Edificio / Indirizzo: Viale A. Doria Catania - Edificio 2 Telefono: Orario ricevimento: Da lunedì a venerdì, sempre disponibile tramite appuntamento via OBIETTIVI FORMATIVI Lo studente deve acquisire le conoscenze essenziali sulla biosintesi, proprietà, rilevanza biologica e applicativa dei composti naturali bioattivi, inclusi alcuni esempi di sintesi industriali; dovrà anche acquisire conoscenze di base sulla interazione con recettori ed enzimi, sul metabolismo degli xenobiotici e sul ruolo dei nutraceutici nell alimentazione. PREREQUISITI RICHIESTI Conoscenze di base di biochimica. Buone conoscenze sulla struttura e reattività dei composti organici. FREQUENZA LEZIONI Obbligatoria almeno per il 75% delle lezioni. CONTENUTI DEL CORSO Chimica dei composti naturali bioattivi (6 CFU) Introduzione Rilevanza applicativa ed economica dei composti naturali. Metaboliti primari e secondari. I mattoni biosintetici. La varietà strutturale e le parentele biosintetiche fra vari gruppi di composti naturali. Analoghi e derivati semisintetici dei composti naturali. Chimica Medica e Drug Discovery Composti guida, farmaci, medicine. Le origini della Chimica Medica. Drug discovery e Drug

2 development. Metodi empirici e metodi razionali. Individuazione dei composti-guida. Cromatografia bioguidata. Farmacocinetica e farmacodinamica. Relazioni fra struttura e attività (SAR): oppioidi, paclitaxel. Lipofilicità e log P. Grafica Molecolare. Recettori, agonisti e antagonisti Enzimi e malattie. Inibitori enzimatici. Inibitori reversibili e irreversibili. Inibitori competitivi, non competitivi e acompetititvi. Esempi di inibitori reversibili: sulfamidici; ACE-inibitori; statine; inibitori della 5-a-reduttasi steroidica; inibitori della AchE; inibitori della peptidil transferasi ribosomiale. Esempi di inibitori irreversibili: antibiotici b-lattamici; inibitori delle COX. Inibitori enzimatici Enzimi e malattie. Inibitori enzimatici. Inibitori reversibili e irreversibili. Inibitori competitivi, non competitivi e acompetititvi. Esempi di inibitori reversibili: sulfamidici; ACE-inibitori; statine; inibitori della 5-a-reduttasi steroidica; inibitori della AchE; inibitori della peptidil transferasi ribosomiale. Esempi di inibitori irreversibili: antibiotici b-lattamici; inibitori delle COX. Agenti che interagiscono con il DNA: intercalanti e minor groove binders; inibitori delle topoisomerasi, inibitori delle DNA ed RNA polimerasi Metabolismo degli Xenobiotici Xenobiotici. ADME. Enzimi di Fase I e di Fase II. Ossidazioni. Citocromo P450. Ossidrilazione di composti aromatici. Epossidazioni di alcheni. Ossidazione di carboni in a a carboni sp 2. Aromatizzazione ossidativa. Dealchilazione ossidativa. CYP450 e interazione fra farmaci. Enzimi di fase II. Coniugazione col glutatione. Glucuronidazione. Solfatazione. N-acetilazione. Esterificazione con lipidi. Metilazione. Esempi di metabolismo dei farmaci. Chemoprevenzione del cancro Agenti chemopreventivi. Anti-iniziatori. Anti-promotori. Antiproliferativi e induttori dell apoptosi. Via biogenetica dell acetato Biosintesi degli acidi grassi. Acidi insaturi. Prostaglandine, trombossani e leucotrieni. Polichetidi aromatici. Biosintesi dei sistemi aromatici e accoppiamento radicalico. Principi attivi di Iperico e Senna. Aflatossine e contaminazione microbica degli alimenti. Acido micofenolico e immunosoppressori. Antibiotici macrolidici e amminoglicosidici. Antracicline. Micotossine. Via biogenetica del mevalonato Terpenoidi. Emiterpenoidi. Monoterpeni irregolari: piretrine e insetticidi derivati. Iridoidi e secoiridoidi. Monoterpenoidi: costituenti di olii essenziali e fragranze; sintesi industriali del mentolo. Sesquiterpenoidi e lattoni sesquiterpenici. Artemisina e antimalarici. Diterpenoidi: gibberelline (fitormoni). Triterpenoidi; nortriterpenoidi: agenti anoressizzanti (antifeedant). Carotenoidi: sintesi industriale del b-carotene. Steroidi: sintesi del progesterone e dei corticosteroidi. Saponine triterpenoidiche. Cardenolidi e bufadienolidi. La via biogenetica dello shikimato e i polifenoli Biosintesi dell acido shikimico e composti correlati. Acidi fenolici. Biosintesi dei fenilpropanoidi. Costituenti di olii essenziali dalle spezie. Acido salicilico e aspirina. Cloramfenicolo. Curcumina. Cumarine

3 e psoraleni. Biosintesi dei lignani. Podofillotossina e farmaci antitumorali; sintesi dell etoposide. Biosintesi di stilbenoidi e flavonoidi. Resveratrolo. Flavonoidi. Sintesi di Flavonoidi: Flavanoni (antiossidanti e amaricanti). Flavanoli del tè verde (catechine). Antocianine. Biosintesi degli isoflavonoidi. Isoflavonoidi (fitoestrogeni, insetticidi). Tannini vegetali. Gallotannini, elagitannini. Proantocianidine. Naftochinoni e prenilchinoni a biogenesi mista. Tocoferoli e attività antiossidante. Antrachinoni. Alcaloidi Alcaloidi da ornitina-triptofano: nicotina, arecolina (stimolanti) Alcaloidi da ornitina-fenilalanina: atropina, cocaina e altri alcaloidi tropanici. Sintesi biomimetica della cocaina. Alcaloidi derivanti dal triptofano: serotonina, psilocina, psilocibina. Alcaloidi indolici antitumorali. Alcaloidi pirroloindolici: fisostigmina. Alcaloidi dell ergot; LSD. Alcaloidi chinolinici: chinina e analoghi (antimalarici). Camptotecina (antitumorali). Alcaloidi da tirosina: fenetilammine, catecolammine, mescalina. Alcaloidi dell oppio e analoghi sintetici. (Narcotici e analgesici). Alcaloidi da fenilalanina: efedrina e analoghi sintetici (amfetamine); sintesi dell efedrina. Colchicina Alcaloidi da altre vie biosintetiche: taxolo e semisintesi di Potiers (antitumorali). Solanina; indicaxanthina; neurotossine marine; caffeina e teobromina. Altri composti naturali bioattivi e loro analoghi sintetici Farmaci antivirali. Ciclopeptidi. Composti solforati in fonti alimentari: aromi, agenti antitrombotici, agenti antitumorali. Antibiotici b- lattamici. Glucosinolati. Composti alogenati. TESTI DI RIFERIMENTO 1. Paul M. Dewick, Chimica, Biosintesi e Bioattività delle Sostanze Naturali, 2 a Ediz.,Piccin 2. Richard B. Silverman, The Organic Chemistry of Drug Discovery and Drug Action, 2 nd edition, Elsevier Academic Press 3. Diapositive del corso (vedi: materiale didattico) I testi base consigliati includono gli argomenti descritti nel programma sopra riportato, facilmente accessibili a uno studente universitario di primo anno magistrale. In alcuni casi il docente ha ritenuto opportuno introdurre alcuni argomenti a completamento di quelli prevista nei testi consigliati, e per eliminare eventuali difficoltà cui dovesse andare incontro anche una minima percentuale degli studenti, il

4 docente rende disponibile su STUDIUM copia delle slides delle lezioni, che di fatto costituiscono anche una guida alla consultazione dei testi. ALTRO MATERIALE DIDATTICO Le diapositive del corso saranno rese disponibili temporaneamente, in formato pdf, sulla piattaforma STUDIUM ( Di norma questo materiale è riservato agli studenti che frequentano le lezioni, solo per uso personale. Ne è vietata ogni forma di diffusione o commercializzazione, inclusa la vendita di fotocopie. Chi vende o acquista questo materiale potrà risponderne in termini di legge. PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 * Interazione con i recettori. Inibitori enzimatici. Metabolismo degli xenobiotici. Vie biosintetiche: acetato; mevalonato; shikimato; alcaloidi. Esempi di sintesi di composti naturali e analoghi. Proprietà biologiche di importanti composti naturali 1, 2 e soprattutto 3. * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Prova orale. PROVE IN ITINERE Al momento della compilazione di questo Syllabus, non sono previste prove in itinere PROVE DI FINE CORSO Non sono previste ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Non ci sono domande più frequenti di altre (se non per evento casuale) in quanto tutti i contenuti trattati a lezione sono considerati egualmente importanti per una adeguata preparazione e sono oggetto, a rotazione, di interrogazione all esame. Gli argomenti trattati a lezione sono riportati nelle diapositive del corso (vedi: materiale didattico).

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