ITALIANO

Gruppi funzionali, meccanismi e aspetti stereochimici delle molecole organiche.
Biomolecole: carboidrati, lipidi, amminoacidi, acidi nucleici
Meccanismi molecolari della biosintesi e metabolismo di lipidi, terpeni, carboidrati ed amminoacidi.
Prodotti naturali utili dal punto di vista farmacologico ed industriale.

-Appunti delle Lezioni
-Qualsiasi testo universitario di Chimica Organica
-Dewick “Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali” Ed. Piccin
-M. Hesse - H. Meier - B. Zeeh- Metodi spettroscopici in chimica organica- Ed. EdiSES Sternhell
– Kalman “Organic Structures from Spectra

Acquisire i principi chimico-fisici ed i meccanismi molecolari che governano le interazioni e le reazioni nei sistemi biologici; apprendere le conoscenze necessarie alla comprensione degli aspetti meccanicistici dei processi enzimatici coinvolti nella biosintesi e nel metabolismo di molecole di interesse biologico, farmaceutico ed industriale. Acquisire i principi base delle tecniche spettroscopiche utilizzate in chimica bioorganica per la caratterizzazione strutturale delle biomolecole.

Buone conoscenze della struttura e della reattività dei composti organici monofunzionali

Il corso è articolato in 56 ore di lezioni frontali.
Per quanto riguarda la parte del programma inerente le tecniche spettroscopiche in chimica Bioorganica, sono previste esercitazioni numeriche in aulasotto la supervisione del docente o di un tutor

L'esame è in modalità orale ed è volto a valutare la capacità di ragionamento e connessione tra i vari contenuti del corso.
In particolare è costituito da domande sugli aspetti meccanicistici della biosintesi e del metabolismo, sulle molecole di origine naturale biologicamente attive, sugli aspetti teorici della spettroscopia.
Durante lo svolgimento del corso sono effettuati accertamenti periodici mediante prove scritte di verifica con domande a scelta multipla e risposta aperta.
Il superamento di suddette prove dispenserà lo studente dall'essere esaminato, in fase di esame, sugli argomenti oggetto della verifica periodica.

Lo studente potrà avvalersi del materiale didattico (dispense, esercizi, ecc) messo a disposizione sul sito web di Ateneo (share point) e sul blog "chimica organica -DISTABIF" (http://chimorg-sun.blogspot.com/)

Gruppi funzionali in chimica Bioorganica. Acidi e basi, elettrofili e nucleofili
Meccanismi di reazione in chimica Bioorganica: Meccanismi di sostituzione, eliminazione ed addizione. Aspetti termodinamici e cinetici delle reazioni. Struttura e reattività degli intermedi organici: carbocationi, radicali e carbanioni.
Chiralità di biomolecole: enantiomeri , disasteroisomeri . Prochiralità.


Sezione A Composti Bioorganici
Amminoacidi e Peptidi. Stereochimica e proprietà acido-basiche. Curve di titolazione di amminoacidi acidi e basici.
Carboidrati Classificazione, nomenclatura e stereochimica. Monosaccaridi: strutture cicliche, effetto anomerico. Desossizuccheri. Amminozuccheri. Esteri fosforici. N-glicosidi e C-glicosidi. Disaccaridi: cellobiosio, maltosio, lattosio, saccarosio. Oligosaccaridi nei gruppi sanguigni. Omopolisaccaridi: amido, cellulosa, chitina, pectine, glicogeno, destrani. Eteropolisaccaridi: glicosamminoglicani, peptidoglicani.
Lipidi. Acidi grassi: struttura e nomenclatura. Lipidi idrolizzabili, trigliceridi, fosfolipidi, sfingolipidi e cere. Digestione e trasporto dei trigliceridi. Steroidi.
Enzimi: caratteristiche generali. Classificazione degli enzimi: ossidoreduttasi, trasferasi, idrolasi, liasi, isomerasi, sintetasi.
Acidi nucleici e nucleotidi.

Sezione B: La chimica organica del metabolismo
La chimica organica dei coenzimi vitaminici: vitamina B3 e coenzimi nucleotidici piridinici, vitamina B2 e coenzimi flavin adenin dinluleotidici, vitamina B3 e coenzima A, vitamina B7 e biotina, vitamina B6 e PLP.

La catalisi nelle reazioni organiche e nelle reazioni enzimatiche: catalisi acido-specifica e catalisi acida generale, catalisi basica-specifica e catalisi basica generale, catalisi nucleofila e catalisi con ioni metallici. Catalisi enzimatica: classificazione degli enzimi

Metabolismo dei lipidi. Meccanismo di azione della lipasi pancreatica. Risintesi dei triacilgliceroli. Il destino del glicerolo. Biosintesi degli acidi grassi: ACP. β-Ossidazione degli acidi grassi. Acidi grassi essenziali.

Metabolismo dei carboidrati. Digestione e idrolisi di carboidrati complessi. Il catabolismo del glucosio: la glicolisi. Le trasformazioni del piruvato, conversione in lattato, in etanolo ed in acetil CoA. Il ciclo dell’acido citrico. Glicolisi. Gluconeogenesi. Ciclo di Krebs. Via dei pentoso fosfato

Metabolismo degli amminoacidi
Reazione di deamminazione: amminotransferasi. Riconversione della piridossamina fosfato in piridossal fosfato. Deamminazione ossidativa del glutammato. Ciclo dell’urea.



Sezione C: Biosintesi, struttura e funzione di prodotti naturali biologicamente attivi


Via dell’acetato. Biosintesi delle prostaglandine. Proprietà biologiche di prostaglandine e altri eicosanoidi. Struttura e funzione di aflatossine, antracicline, cannabinoidi, antibiotici macrolidici, tetracicline. Biosintesi dell’eritromicina A e dei cannabinoidi. Sistema endocannabinoidico endogeno

Via biosintetica del mevalonato. Classificazione dei terpeni. Biosintesi dell’unità biologicamente attiva: IPP . Reazione di accoppiamento dell’IPP con il DMAPP.
Monoterpeni: oli essenziali, piretrine, valpotriati (valeriana). Sesquiterpeni: partenolidi, bisaboleni (camomilla), artemisinina, acido abscissico. Diterpeni: taxolo, giberelline, gingkolidi (Gingko biloba). Biosintesi del limonene, terpinenolo, taxadiene ed ent-kaurene
Biosintesi del lanosterolo: ciclizzazione dello squalene, catione proto sterile, lanosterolo e cicloartenolo. Triterpeni dammaranici e lupanici. Biosintesi del colesterolo. Biosintesi degli acidi biliari
Triterpeni: liquirizia. Tetraterpeni: carotenoidi, vitamina A. Saponine steroidee: glicosidi cardioattivi (Digitale). Fitosteroli. Vitamine del gruppo D. Ecdisoni. Corticosteroidi. Progestinici. Androgeni. Estrogeni.

Via dell’acido shikimico. Biosintesi dell’acido shikimico e dell’acido corismico. Biosintesi della fenilalanina e della tirosina. Catecolammine. Deamminazione mediante PAL. Acidi cinnamici. Alcoli cinnamoilici. Biosintesi dei lignani. Enterolignani e podofillotossina. Fenilpropani. Acidi benzoici. Cumarine: proprietà farmacologiche del dicumarolo e derivati. Psoraleni. Chinoni terpenoidici: vitamina E e vitamina K. Flavonoidi: biosintesi classificazione e bioattività. Antocianine.



Sezione D: Spettroscopia interpretativa organica
Metodi spettroscopici La radiazione elettromagnetica – Interazione energia radiante-materia – Energia atomica e molecolare – Stati fondamentali ed eccitati.
Spettroscopia nell’ultravioletto Spettri elettronici e di assorbimento – Orbitali molecolari e transizioni permesse e osservabili spettroscopicamente – Legge di Lambert-Beer – Gruppi cromofori e auxocromi – Effetti ipocromici e ipercromici – Effetti batocromici ed ispocromici – Transizioni σ→ σ*, π→π*, n→π* - Sistemi coniugati – Fluorescenza.
Spettroscopia nell’Infrarosso Energia vibrazionale – Vibrazioni molecolari: stretching, bending – Legge di Hooke dell’oscillatore armonico semplice – Gradi di libertà - Fattori che modificano il numero teorico delle vibrazioni fondamentali – Intensità di un assorbimento IR – Fattori che influenzano la frequenza di assorbimento – Regole di selezione – Principali assorbimenti IR.
Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare Nuclei attivi all’NMR – Numero quantico di spin – rapporto giromagnetico – Stati di spin in un campo magnetico – Fenomeno della risonanza magnetica nucleare – Rilassamento spin-spin e spin- reticolo – Strumentazione: spettrometro a onda continua – spettrometro a trasformata di Fourier – Spettrometria 1H-NMR – Chemical shift – Anisotropia diamagnetica – Accoppiamento spin-spin – Costante di accoppiamento: equazione di Karplus-Conroy – Disaccoppiamento – Effetto nucleare Overhauser – Intensità del segnale e integrazione – Protoni su eternatomi – Spettrometria 13C-NMR – Costante di accoppiamento – Spettro 13C-NMR disaccoppiato - DEPT (Distorsionless Enhancement by Polarization Transfer) – Cenni di NMR bidimensionale: COSY, TOCSY, NOESY, ROESY, HETCOR, HMQC, HMBC.
Spettrometria di massa Spettrometro di massa – Sorgenti ioniche a ionizzazione elettronica – Ionizzazione chimica – Desorbimento di campo: fast atom bombardment (FAB), secondari ion mass spectrometry (SIMS), plasma desorption (PD), matrix assisted laser desorption ionization (MALDI), electrospray ionization (ESI) – Analizzatori: analizzatori a settori elettrostatico e magnetico, analizzatore a quadrupolo, trappola ionica, risonanza ionica ciclotronica a trasformata di Fourier (ICR), tempo di volo (TOF) – Principali frammentazioni osservate nei composti organici – HPLC-MS – GC-MS – Spettrometria di massa-spettrometria di massa (MS-MS).
Approccio razionale per la determinazione strutturale di molecole organiche mediante spettri combinati.

Italian

Functional groups, mechanisms and stereochemistry of organic compounds.
Biomolecules: sugar, lipids, aminoacids, nucleic acids.
Molecular mechanism of biosinthesis and metabolism of terpene, sugar, lipids and aminoacid.
Natural products with farmacological properties

Class notes
-Any universitary book of Organic Chemistry

-Dewick “Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali” Ed. Piccin
-M. Hesse - H. Meier - B. Zeeh- Metodi spettroscopici in chimica organica- Ed. EdiSES Sternhell
– Kalman “Organic Structures from Spectra

The purpose of this course is to make students aware or physicochemical principles and molecular mechanisms that govern interactions and reactions in biological systems. To acquire knowledges useful to the comprehension of mechanistic aspects of enzymatic processes involved in the biosynthesis and in the metabolism of molecules of biological, pharmaceuticals and industrial significance. To learn basic principles of spectroscopic techniques used in bioorganic chemistry for the structural elucidation of biomolecules

Good knowledges of the structure and the reactivity of monofunctional organic compounds

The course is divided into 56 hours of lectures.
As for the part of the program concerning spectroscopic techniques in bioorganic chemistry, numerical exercises are scheduled in the classroom under the supervision of the teacher or a tutor

The exam is in oral mode and is aimed at assessing the reasoning ability and connection between the various course contents.
The exam consists of questions on the mechanistic aspects of biosynthesis and metabolism,
on biologically active molecules of natural origin, on the theoretical aspects of spectroscopy.
During the course periodic assessments are carried out by means of written verification tests with multiple choice questions and open answers.
Passing the aforementioned tests will dispense the student from being examined, on the topics covered by the periodic verifications.

The student will be able to make use of the teaching material (lecture notes, exercises, etc.) made available on the University website (share point) e and on the blog "chimica organica DISTABIF"(https://chimicaorganicadistabif.com/)

Functional groups, mechanisms and stereochemistry of organic compounds. Natural products of pharmaceutical significance, semisynthetic derivatives and analogues based on natural products. Carbohydrates: monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides. Lipids: fatty acids, prostaglandins, thromboxane, and leukotrienes, aromatic polyketides. Terpenes: monoterpenes, sesquiterpenes, diterpenes, triterpenes and tetraterpenes; steroids; cholic acids, adrenocortical, progestin, oestrogenic androgens hormones, cardioactive glycosides, steroid saponins. Peptides, proteins and amino acid derivatives: peptide hormones, interferons, opioid hormones, penicillin and cephalosporin. Shikimic acid derivatives: phenylpropanoids, coumarin, flavones. Alkaloids. Physico-chemical principles at the base of interactions in biological systems. Molecular mechanisms of biological reactions. Action mechanisms of fundamental enzyme systems. Mechanistic aspects of biosynthesis and metabolism of fatty acids and their derivatives, terpenes and steroids, carbohydrates, amino acids, nucleotides, aromatics and other biologically active secondary metabolites.
Spectroscopic tecniques: IR, UV-VIS, NMR. Mass spectrometry
Rational resolution of spectroscopy excercices.