CdL Chimica Bio-Organica - Programma A.A. 2011/12

PROGRAMMA DI CHIMICA BIO-ORGANICA

svolto alle lezioni dettate nelle 56 ore (corrispondenti a 7 CFU) del corso 



Richiami ad argomenti di base di chimica organica: nomenclatura, gruppi funzionali, stereochimica. Struttura e reattività degli intermedi organici: carbocationi, radicali e carbanioni. Meccanismi di sostituzione, eliminazione ed addizione. Aspetti termidinamici e cinetici delle reazioni.  Centri asimmetrici diversi dal carbonio. Prochiralità. Le biomolecole.

 
Amminoacidi e Peptidi
Stereochimica e proprietà acido-basiche. Curve di titolazione di amminoacidi acidi e basici. Sintesi: amminazione di α-alogeno acidi, reazione di Strecker, sintesi ftalimmido-malonica. Risoluzione di miscele racemiche di amminoacidi. Legami peptidici e ponti disolfuro. Sintesi peptidica: protezione del residuo N-terminale ed attivazione del residuo C-terminale; reazione con la dicicloesilcarbodiimmide; sintesi di Merrifield in fase solida. Struttura e reattività di amminoacidi e peptidi bioattivi: ormoni tiroidei, ormoni ipotalamici, ormoni ipofisari, ormoni pancreatici, interferoni, peptidi oppioidi, antibiotici peptidici, tossine peptidiche; penicilline e cefalosporine.

Metabolismo degli amminoacidi
Reazione di deamminazione: amminotransferasi. Riconversione della piridossamina fosfato in piridossal fosfato. Deamminazione ossidativa del glutammato. Ciclo dell’urea. Biosintesi della fenilalanina e della tirosina: via dell’acido shikimico. Biosintesi del triptofano. Decarbossilazione degli amminoacidi. Metilazione mediante SAM. Catecolammine. Deamminazione mediante PAL. Acidi cinnamici. Alcoli cinnamoilici. Lignani: podofillotossina.  Fenilpropani. Acidi benzoici. Cumarine: proprietà farmacologiche del dicumarolo e derivati. Psoraleni. Chinoni terpenoidici: vitamina E e vitamina K.

Carboidrati
Classificazione, nomenclatura e stereochimica. Monosaccaridi: strutture cicliche, conformazioni, muta rotazione, effetto anomerico, Reazione di ossidazione e riduzione: acidi uronici, acidi aldonici, acidi aldarici, alditoli. Zuccheri riducenti: isomerizzazione in ambiente basico.  Desossizuccheri. Amminozuccheri. Esteri fosforici. Glicosidi: sintesi di Koenigs-Knorr. N-glicosidi e C-glicosidi. Allungamento della catena carboniosa mediante sintesi di Kiliani-Fisher. Degradazione di Wohl. Disaccaridi: cellobiosio, maltosio, lattosio, saccarosio. Oligosaccaridi. Omopolisaccaridi: amido, cellulosa, chitina, pectine, glicogeno, destrani. Eteropolisaccaridi: glicosamminoglicani, peptidoglicano.

Lipidi idrolizzabili
Trigliceridi, fosfolipidi, sfingolipidi e cere. Digestione e trasporto dei trigliceridi. Meccanismo di azione della lipasi pancreatica. Risintesi dei triacilgliceroli. Il destino del glicerolo. Acidi grassi: struttura e nomenclatura. Biosintesi degli acidi grassi: ACP. β-Ossidazione degli acidi grassi. Acidi grassi essenziali. Ecosanoidi: prostaglandine, trombossani e leucotrieni. Biosintesi delle prostaglandine. Biosintesi delle prostacicline. Biosintesi dei trombossani.

Terpeni e steroidi
Classificazione dei terpeni. Regola isoprenica. Via biosintetica del mevalonato. Isomerizzazione dell’IPP in DMAPP. 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). Triterpeni: liquirizia. Tetraterpeni: carotenoidi, vitamina A.
Biosintesi del lanosterolo: ciclizzazione dello squalene, catione proto sterile, lanosterolo e cicloartenolo. Biosintesi del colesterolo. Saponine steroidee: glicosidi cardioattivi (Digitale). Fitosteroli. Vitamine del gruppo D. Ecdisoni. Acidi biliari. Corticosteroidi. Progestinici. Androgeni. Estrogeni.

Eterocicli aromatici ed acidi nucleici
Eterocicli insaturi a cinque termini: struttura e reattività del pirrolo, tiofene, furano, imidazolo – Piridina: struttura e reattività­ Sostituzione elettrofila nella piridina – Sostituzione nucleofila nella piridina – Eterocicli ad anelli condensati – Acidi nucleici e nucleotidi – Sintesi degli oligonucleotidi.

Alcaloidi
Nomenclatura e classificazione – Alcaloidi pirrolidinici e tropanici (iosciamina, ioscina ed atropina, cocaina), piridinici (nicotina),derivanti dalla tirosina (mescalina), tetraidroisochinolinici (tubocurarina, morfina), fenetilisochinolinici (colchicina), indolici (reserpina, vinblastina e vincristina, stricnina, brucina), chinolinici (chinina e chinidina, camptotecina), alcaloidi dell’ergot (ergotina ed acido lisergico), alcaloidi purinici (caffeina, teobromina e teofillina).

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.

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).

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.



Anno Accademico 2011/12

1 commento:

Anonimo ha detto...

Per tutti quelli che hanno seguito questo anno accademico il Corso di Bio-organica, che però devono sostenere l'esame di 10Cfu di Chimica Organica dei sistemi biologici, quale parte aggiuntiva c'è se c'è?Grazie!