Insegnamento MOLECULAR DESIGN
| Nome del corso di laurea | Chimica |
|---|---|
| Codice insegnamento | 55996206 |
| Curriculum | Comune a tutti i curricula |
| Docente responsabile | Gabriele Cruciani |
| Docenti |
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| Ore |
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| CFU | 6 |
| Regolamento | Coorte 2022 |
| Erogato | Erogato nel 2024/25 |
| Erogato altro regolamento | |
| Attività | Affine/integrativa |
| Ambito | Attività formative affini o integrative |
| Settore | CHIM/06 |
| Anno | 3 |
| Periodo | Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento | Opzionale (Optional) |
| Tipo attività | Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento | INGLESE |
| Contenuti | Conoscenza dei metodi più diffusi di modellistica molecolare per la costruzione e la rappresentazione di molecole organiche finalizzata alla progettazione di composti chimici con proprietà ottimali |
| Testi di riferimento | Dispense fornite dal docente |
| Obiettivi formativi | Le principali conoscenze acquisite saranno: - elementi di base della progettazione molecolare - conoscenza dei metodi più diffusi di modellistica molecolare - costruzione e rappresentazione di molecole organiche finalizzata alla progettazione di composti chimici - calcolo di proprietà molecolari e di sistemi complessi - ottimizzazione di proprietà - relazioni tra struttura molecolare e proprietà chimiche biologiche e farmaceutiche. Le principali abilità saranno: - capacità di costruire e rappresentare molecole e sistemi complessi al calcolatore - capacità di utilizzare i campi di forza più usati in modellistica molecolare - capacità di calcolare proprietà molecolari e biologiche - abilità nel proporre l'uso di modelli semiempirici di relazioni struttura-proprietà. |
| Prerequisiti | E' utile possedere conoscenze basilari di chimica organica. |
| Metodi didattici | Il corso è organizzato nel seguente modo: - lezioni in aula su tutti gli argomenti del corso - esercitazioni al computer per progettare nuovi composti chimici. Gli studenti assistono alle esercitazioni proponendo in maniera attiva nuovi composti da calcolare - su richiesta esercitazioni in aula condotte dagli studenti - al termine delle eventuali esercitazioni gli studenti hanno libero accesso ai software e agli esempi utilizzati |
| Altre informazioni | Gabriele Cruciani: gabriele.cruciani@unipg.it |
| Modalità di verifica dell'apprendimento | L’esame prevede una prova orale finale. La prova consiste in un colloquio sulle tematiche portanti affrontate nel corso e nella soluzione proposta dallo studente ad un problema complesso. Il problema da risolvere consiste in una applicazione pratica dei concetti di progettazione molecolare nel campo della chimica industriale, farmaceutica, di sintesi e ambientale. Il docente valuterà il grado di comprensione dei concetti, l’approfondimento dello studio, l’appropriatezza del linguaggio scientifico di esposizione, la fondatezza delle soluzioni proposte. La valutazione complessiva della prova di esame terrà conto, dei seguenti aspetti: correttezza e adeguatezza delle risposte, capacità di elaborazione e connessione concettuale, padronanza e proprietà di linguaggio, secondo le seguenti rispettive percentuali: 60%, 30%, 10%. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso | Rappresentazione al computer di strutture molecolari (modelli molecolari). Principi di Meccanica Molecolare. Anatomia di un force field di meccanica molecolare. Minimizzazione energetica. Utilizzo di GRID per descrivere molecole organiche. Le proteine e la cristallizzazione. Utilizzo di GRID per descrivere macromolecole. Descrittori molecolari per molecole organiche. Descrittori molecolari 3D: il metodo VolSurf. Applicazioni del metodo VolSurf per la stima di proprietà di molecole organiche. Il concetto di farmacoforo. Il metodo FLAP per la descrizione di molecole organiche. Il metodo FLAP per la descrizione di macromolecole. Lezioni al computer sui temi: costruzione molecolare, minimizzazione energetica, metodo montecarlo e analisi conformazionale. Rappresentazione di strutture chimiche mediante files SDF e Mol2. Banche dati (3D) sperimentali; files PDB. Il problema della conformazione: ricerca sistematica e ricerca random con metodo montecarlo. Metodi di statistica multivariata per la progettazione molecolare (richiami di PCA, PLS e disegno sperimentale). Parametri importanti nella progettazione molecolare: pKa. Metodi di calcolo del pKa. Il metodo Moka. Parametri importanti nella progettazione molecolare: log P. Metodi di calcolo del LogP. Metodo di Rekker per il calcolo del LogP. Banche dati di building blocks. Utilizzo di metodi computazionali nella progettazione della sintesi. High Throughput Screening per la ricerca di composti biologicamente attivi. Metodi di ricerca virtuale (Virtual screening) per la ricerca di composti biologicamente attivi. Applicazioni al computer mediante i programmi GRID, Moka, Volsurf e Flap. Introduzione alla classe di composti denominati Proteolysis Targeted Chimeras (PROTACs): principi di progettazione, proprietà farmacocinetiche e applicazioni. |
| Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile |