Chimica Organica delle Biomolecole

Anno accademico 2012/2013

Obiettivi formativi del corso

Il corso si prefigge l'obiettivo di fornire agli studenti conoscenze relative alla reattività di composti organici con valenza biologica come i carboidrati, gli amminoacidi, gli acidi nucleici, i lipidi, alla possibilità di modificarli chimicamente e di utilizzarli per la sintesi di molecole più complesse prospettando alcune delle possibili applicazioni in vai settori della scienza.

In accordo con i Descrittori di Dublino, il corso punta a rendere gli studenti capaci di comprendere problematiche di progettazione, sintesi e applicazione delle classi di molecole sopra riportate; di pianificare strategie di sintesi conoscendo potenzialità, limiti e difficoltà correlati a questotipo di composti; di comprendere e interpretare criticamente la letteratura ad essi inerente; di dialogare con persone con formazione scientifica di aree diverse quali la biologia, la biochimica, la biotecnologia.

Risultati dell'apprendimento

Appredimento delle strategie di modifica di amminoacidi, carboidrati e nucleotidi, e di sintesi di peptidi, oligosaccaridi, oligonucleotidi. Apprendimento di alcune delle possibili applicazioni in vari ambiti scientifici di peptidi, oligosaccaridi, oligonucleotidi e lipidi a seguito delle loro interazioni con substrati di rilevanza biologica, e grazie alle loro capacità di autoassemblaggio. Capacità di analizzare criticamente la letteratura relativa a queste classi di composti e alle loro applicazioni.

Programma

Amminoacidi e peptidi

Perché sintetizzare un peptide. Struttura e proprietà di amminoacidi e peptidi. Gruppi protettori dell’azoto: inserimento e rimozione. Possibili reazioni secondarie. Gruppi protettori del gruppo carbossilico e dei gruppi reattivi presenti sulle catene laterali. Metodi di attivazione e di coniugazione. Possibili fenomeni di racemizzazione. Metodi di sintesi su fase solida. Resine e condizioni di distacco. Strategie di sintesi peptidica combinatoriale.

Carboidrati

Ruolo dei carboidrati in processi di natura non metabolica. Struttura, proprietà, nomenclatura. Effetto anomerico. Reazioni di ossidazione e riduzione. Reazioni di glicosilazione: concetto di glicosildonatore e glicosilaccettore, promotori, gruppi protettori. Sintesi del legame glicosidico per via enzimatica. Sintesi di oligosaccaridi e glicoconiugati su fase solida. Sintesi di cluster glicosidici e concetto di multivalenza o effetto cluster glicosidico. Carboidrati come materia prima per molecole della chimica fine.

Acidi nucleici

Struttura e proprietà. Sintesi. Acidi nucleici modificati e mimici. Strategie antigene e antisenso. Interazioni tra acidi nucleici e molecole varie. Acidi nucleici come materiale intelligente per le nanotecnologie

Lipidi

Struttura e proprietà. Reazioni di autoossidazione. Esempi di sintesi di lipidi complessi. Processi di auto assemblaggio di lipidi: doppi strati, micelle, vescicole, liposomi. Applicazioni nel delivery. Determinazione di dimensioni e potenziale zeta mediante DLS. Studio mediante AFM e TEM.

Testi consigliati e bibliografia

- Peptidi e Peptidomimetici, V. Santagada, G. Caliendo, Piccin Nuova Libraria, 2003

- The Sugar Code. Fundamentals of Glycosciences, Hans-Joachim Gabius Ed., 2009 Wiley -VCH Verlag, Weinheim

- Carbohydrates in Chemistry and Biology, B. Ernst, G. W. Hart, P. Sinay Eds., Vol. 1-4, 2000 Wiley -VCH Verlag, Weinheim

- Carbohydrates as Organic Raw Materials, Frieder W. Lichtenthaler Ed., VCH Weinheim, 1991

- Introduction to Glycobiology, M. E. Taylor, K. Drickamer Eds., 2006 Oxford University Press

- Bioorganic Chemistry - Carbohydrates, S. M. Hecht, Ed., 1999 Oxford University Press

- The Molecular and Supramolecular Chemistry of Carbohydrates, S. David Ed., 1997 Oxford University Press

- Bioorganic Chemistry - Nucleic Acids, Sidney M. Hecht, Ed., 1996 Oxford University Press

- Gli Oligonucleotidi Sintetici - Principi e applicazioni, CNR - Progetto Strategico Nucleotidi Antisenso, UTET Periodici

- DNA Interactions with Polymers and Surfactants, R. S. Dias and B. Lindman Eds, Wiley Interscience, 2008

- DNA and RNA Binders - From small molecules to drugs, M. Demeunynck, C. Bailly and W. D. Wilson Eds., Wiley-VCH, 2003

- Articoli di review tratti dalla letteratura sui singoli argomenti