Obiettivi formativi
Obiettivo del modulo di chimica <strong>bioorganica</strong> è lo studio delle principali vie biologiche che portano alla produzione di metaboliti secondari. Tali composti si trovano solo in specifici organismi o gruppi di organismi e sono espressione della individualità della specie. Sarà, inoltre, discusso il ruolo metabolico, fisiologico e farmaceutico che tali composti hanno negli organismi che li producono, oppure negli organismi che vengono in contatto con tali molecole. <br />
Obiettivo del modulo di <strong>glicomica</strong> è <br />
- approfondire aspetti della reattività dei carboidrati, in particolare la possibilità di formare il legame glicosidico per generare zuccheri complessi utilizzando metodi chimici, chemoenzimatici e biochimici.<br />
- Approfondire le conoscenze sui processi bioorganici relativi a metabolismo e biochimica di carboidrati semplici e complessi, la loro degradazione, interconversione e il loro utilizzo per la produzione di oligosaccaridi, polisaccaridi e glicoconiugati.<br />
- Approfondire le conoscenze relative al ruolo dei carboidrati nelle interazioni intercellulari e intermolecolari, e alla possibillità di interferire con esse mediante sistemi di origine sintetica.
Prerequisiti
Avere sostenuto l'esame di Chimica Organica
Contenuti dell'insegnamento
<strong>Chimica Bioorganica<br />
</strong>Modulo 1- <br />
Energia, lavoro, ordine; conservazione dell'energia e leggi della termodinamica; flussi di energia in natura e nei sistemi non all'equilibrio. Evoluzione nei sistemi biologici; chimica prebiotica, omochiralità biologica, prokarioti ed eukarioti, Catabolismo, fotofosforilazione. Enzimi e coenzimi; ruolo di enzimi e coenzimi nella catalisi biologica; gruppi prostetici, vitamine.<br />
Modulo 2- <br />
Terpeni; biogenesi terpenica, monoterpeni, sesquiterpeni, diterpeni, gomma naturale; squalene e fitoene, carotenoidi, ciclo visivo.<br />
Steroidi; biogenesi steroidica, squalene, lanosterolo, colesterolo; corticosteroidi, ormoni sessuali, acidi biliari; implicazioni fisiologiche.<br />
Acidi grassi; biogenesi degli acidi grassi saturi, monoinsaturi, poliinsaturi; Biogenesi di prostaglandine, tromboxani, leukotrieni, lipossine; ruolo fisiologico.<br />
Acetogenine; biogenesi delle acetogenine, flavanoidi.<br />
Antibiotici; biogenesi e ruolo fisiologico degli antibiotici; meccanismi di azione degli antibiotici.<br />
Acido shikimico; biogenesi dello shikimato; ammino acidi aromatici, tetracicline.<br />
Alcaloidi; nomenclatura, classificazione e ruolo biologico; cenni di biogenesi<strong><br />
</strong><strong>Glicomica</strong><br />
I carboidrati come fonte di informazione nelle interazioni intercellulare e intermolecolare: esempi di oligo-, polisaccaridi e glicoconiugati e della loro funzione biologica.<br />
Struttura, nomenclatura, proprietà chimico-fisiche e reattività dei carboidrati. Formazione del legame glicosidico. Oligo- e polisaccaridi. Concetto di glicosildonatore, glicosilaccettore e gruppi protettori. Attivazione della posizione anomerica. Modifica chimica di monosaccaridi e sintesi chimica di oligosaccaridi.<br />
Interconversione e biosintesi di monosaccaridi nel metabolismo primario e secondario. <br />
Degradazione di polisaccaridi. Gli enzimi depolimerizzanti: glicosidasi, transglicosidasi, fosforilasi, liasi. Meccanismi di depolimerizzazione. Natura delle interazioni tra substrato glicosidico e sito enzimatico. <br />
Utilizzo di glicosidasi per la sintesi del legame glicosidico. Approccio termodinamico e cinetico. Regio- e stereoselettività. Substrati non-naturali.<br />
Effetti di mutazioni puntiformi nelle glicosidasi e utilizzo di glicosidasi ingegnerizzate (glicosintasi) con substrati non naturali.<br />
Biosintesi e interconversione di glicosil-nucleosidi-(di)fosfato.<br />
Biosintesi del legame glicosidico: le glicosiltransferasi. Glicosiltransferasi ripetitive e non-ripetitive, dolicoldifosfato-dipendenti e glicosilnucleotide-dipendenti. Regio- e stereoselettività.<br />
Utilizzo delle glicosiltransferasi e loro combinazione con altri enzimi per la sintesi chemoenzimatica di oligosaccaridi, glicoconiugati e loro mimetici. Dalla sintesi in vitro alla sintesi in vivo.<br />
Modifiche post-sintetiche di oligo- e polisaccaridi. Le sulfotransferasi in azione. <br />
Proteine-recettore di carboidrati prive di attività enzimatica: le lectine. Natura delle interazioni tra substrato glicosidico e recettore. Il concetto della multivalenza e dell’effetto cluster glicosidico. Leganti sintetici multivalenti per l’inibizione di lectine. Vaccini a base glicosidica.<br />
Tecniche per l’identificazione strutturale di carboidrati e tecniche per lo studio delle interazioni in cui sono coinvolti i carboidrati.
Programma esteso
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Bibliografia
P. M. Dewick, Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali, Piccin, Padova<br />
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The Sugar Code. Fundamentals of Glycosciences, Hans-Joachim Gabius Ed., 2009 Wiley -VCH Verlag, Weinheim<br />
<br />
Carbohydrates in Chemistry and Biology, B. Ernst, G. W. Hart, P. Sinay Eds., Vol. 1-4, 2000 Wiley -VCH Verlag, Weinheim<br />
<br />
Molecular and Cellular Glycobiology, M. Fukuda, O. Hindsgaul Eds., 2000 Oxford Universityy Press<br />
<br />
Introduction to Glycobiology, M. E. Taylor, K. Drickamer Eds., 2006 Oxford University Press<br />
<br />
Bioorganic Chemistry - Carbohydrates, S. M. Hecht Ed., 1999 Oxford University Press<br />
<br />
The Molecular and Supramolecular Chemistry of Carbohydrates, S. David Ed., 1997 Oxford University Press
Metodi didattici
Lezioni orali ed esame orale
Modalità verifica apprendimento
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Altre informazioni
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