Związki naturalne i wybrane techniki biochemiczne do ich badania

chemia

obowiązkowe

Student przed wykładem powinien posiadać wiedzę na temat podstawowych grup związków organicznych, ich budowy, właściwości i elementów stereochemii. Powinien również znać podstawowe mechanizmy reakcji przyłączenia, podstawienia i eliminacji oraz metody syntezy związków organicznych.

w sali

Wykład dotyczy podstawowych wiadomości o najważniejszych naturalnych związkach organicznych: aminokwasach, peptydach, białkach, węglowodanach, kwasach tłuszczowych, alkaloidach, kwasach nukleinowych. Dla każdej grupy związków omawiane będą: budowa, nomenklatura, podstawowe reakcje chemiczne, występowanie w przyrodzie i wykazywane efekty biologiczne. Omówione zostaną także wybrane, współcześnie stosowane w biochemii i biologii molekularnej, techniki przygotowania materiału biologicznego oraz jego badania. W zakres wykładu wejdą również wybrane zagadnienia związane z kwasami nukleinowymi oraz ich terapeutycznym zastosowaniem, zagadnienia współczesnej neurochemii, toksykologii oraz chemii ekosystemów oraz zagadnienia związane z projektowaniem leków peptydowych.

Wykład będzie składał się z 3 części:

1. Metody badania związków naturalnych

2. Związki naturalne

3. Projektowanie leków peptydowych (peptydomimetyki)

Ad 1. W trakcie wykładu zostaną omówione podstawowe techniki używane do przygotowania materiału biologicznego oraz jego badania, między innymi metody pozyskania makrocząsteczek (głównie białek i kwasów nukleinowych) z komórek, ich oczyszczania (różne typy chromatografii, elektroforezy oraz metody potwierdzenia sekwencji i czystości. Zostaną również przedstawione możliwości terapeutycznego wykorzystania kwasów nukleinowych.

Ad. 2. Wykład adresowany jest do tych słuchaczy, którzy pragną zapoznać się z elementami chemii niskocząsteczkowych związków naturalnych w jej współczesnym ujęciu. Wykładem objęte będą elementarne zagadnienia pierwotnego i wtórnego metabolizmu roślinnego. Poszczególne istotne grupy pochodnych: węglowodany, aminokwasy, kwasy tłuszczowe i prostaglandyny, terpenoidy, alkaloidy oraz związki fenolowe, będą systematycznie omówione. Poruszone będą również w ujęciu elementarnym zagadnienia współczesnej neurochemii, toksykologii oraz chemii ekosystemów, a także problemy związane ze wzajemnymi oddziaływaniami chemicznymi i współzależnościami wśród organizmów żywych. Między innymi omówiona zostanie symbioza i antybioza oraz mechanizmy i kanały wymiany informacji chemicznej (związki sygnałowe, feromony, zapachy i aromaty).

Ad. 3. W zakresie projektowania leków peptydowych omówione zostaną metody przekształcania endogennych peptydów o określonej aktywności biologicznej (szybko degradujących w środowisku płynów fizjologicznych) w peptydomimetyki o przedłużonym okresie półtrwania w organizmie i zachowanej (lub wyższej) aktywności biologicznej. Przedstawione zostaną metody syntezy peptydów, omówione zostaną przykładowe leki peptydowe stosowane w lecznictwie.

1. J.M. Berg, L. Stryer, J.L. Tymoczko, G.J. Gatto Biochemia PWN 2018 lub J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer Biochemia krótki kurs PWN 2013

2. B. Alberts, D. Bray, A. Johnson i inni Podstawy biologii komórki PWN 2016

3. U. Wrzeciono, L. Zaprutko, „Chemia Związków Naturalnych. Zagadnienia wybrane”, Wydawnictwo Akademii Medycznej w Poznaniu, 2001.

4. I. Siemion, „Biostereochemia”, PWN, 1985

5. S. Kohlmünzer, „Farmakognozja”, PZWL, Warszawa 2000

6. A. Kołodziejczyk, Naturalne związki organiczne, PWN 2015

7. G. L Patrick, Chemia medyczna, PWN 2019

Po ukończeniu tego przedmiotu student powinien znać budowę, nazewnictwo, reaktywność i biologiczne znaczenie naturalnych związków organicznych.

Student powinien znać metody stosowane w opracowywaniu struktur nowych leków, w szczególności oparte na badaniach zależności aktywności biologicznej od struktury chemicznej (tzw. Structure Aktivity Relationship, SAR).

Student powinien znać podstawy fizykochemiczne oraz rozumieć przebieg eksperymentów z wykorzystaniem omawianych metod przygotowania materiału biologicznego oraz jego badania jak też wskazać ich zalety i ograniczenia. Student potrafi zastosować posiadaną wiedzę do ogólnego zaplanowania eksperymentu z użyciem omawianych metod.

Egzamin pisemny, pytania obejmują proporcjonalnie każdą część wykładu.