UNIVERSITA’ DEGLI STUDI “ROMA TRE” FACOLTA’ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI Corso di Chimica delle Sostanze Organiche Naturali Docente: dott.ssa Daniela Tofani Dip. Ingegneria Meccanica e Industriale Via della vasca navale 79 Tel. 0657333371-3504 E-mail: [email protected] Testo: P.M. Dewick Chimica biosintesi e bioattività delle sostanze naturali Ed. Piccin Utilizzo delle sostanze naturali da parte dell’uomo CHO OH • Aromi: vanillina (vaniglia) • Profumi: linalolo (lavanda) • Veleni: tubocurarina (condodendrum) • Farmaci: acido acetilsalicilico (salice) • Droghe: morfina (papavero) MeO OH vanillina linalolo MeO NMe O OH HO O MeN O OH OH O CH3 O OMe Tubocurarina O acido acetilsalicilico H HO morfina N Perché studiare la chimica delle sostanze naturali Isolamento e purificazione di nuovi metaboliti bioattivi: 1. Comprensione delle vie biosintetiche; 2. Studio dei meccanismi di azione biologica; 3.Correlazione fra piante tramite il confronto delle vie biogenetiche comuni (aiuto alla tassonomia). •Utilizzo di sostanze bioattive: 1. Trasformazione di composti biologici in derivati utili; 2. Preparazione di farmaci. Biochimica: metabolismo primario Il metabolismo primario è necessario per: • Sopravvivenza dell’organismo; • Crescita; • Replicazione. E’ caratterizzato da vie metaboliche molto simili nei vari organismi: • Biosintesi e catabolismo di carboidrati, proteine, grassi ed acidi nucleici. Tutti i composti coinvolti sono metaboliti primari Biochimica: metabolismo secondario Il metabolismo secondario è tipico di microorganismi e piante: • E’ molto differienziato; • E’ in continua evoluzione. I metaboliti secondari: •Non vengono prodotti in tutte le condizioni….in caso contrario sono sintetizzati e degradati in continuo; •Sono spesso prodotti da cellule specializzate; •Sono spesso immagazzinati in vacuoli; Biochimica: metabolismo secondario Si è supposto che i metaboliti secondari possano servire: •Per detossificare l’organismo da alcuni prodotti catabolici; •Come riserva di carbonio e azoto. E’ vero che in molti casi, non ne è noto lo scopo….. Sicuramete è un vantaggio evolutivo! Funzione biologica dei metaboliti secondari Attrazione degli animali: • Sostanze coloranti (licopene: colore rosso del pomodoro) • Sostanze dolci (eugenolo: gusto di banana) • Sostanze profumate (citrale: odore di limone) OH eugenolo licopene O OCH3 citrale Funzione biologica dei metaboliti secondari OH Repulsione degli animali erbivori: O OH OH OH • Sostanze amare (tannino: astringente) • Sostanze tossiche (digitossigenina: aritmie cardiache) • Sostanze velenose (coniina: paralisi muscolare) • Ormoni animali (juvabione: inibizione crescita larvale) O OMe OH OH OH O OH OH OH OH OH O OH OH tannino OH O H OH NH coniina H HO juvabione H OH digitossigenina O Funzione biologica dei metaboliti secondari Difesa da parassiti e piante antagoniste: O • Antimicrobici: (resveratrolo: battericida) • Fitoalessine (acido protocatechico: antimicotico) • Sostanze allelopatiche (juglone: antigerminativo) OH O juglone COOH OH HO HO OH resveratrolo OH acido protocatechico Metabolismo secondario: Molecole base • Acetil coenzima A: O H3C SCoA Via dell’acetato •Acido Shikimico: COOH HO OH OH Via dello shikimato Metabolismo secondario: Molecole base O H3C OH • Acido mevalonico: HO OH Via del mevalonato •Alcuni amminoacidi, composti amminati: O H2N CHC OH CH2 O H2N CHC OH CH2 O H2N CHC OH CH2 HN fenilalanina OH tirosina Alcaloidi triptofano Glucosio glicolisi Eritrosio 4-P Fosfoenol piruvato 5-deossixilulosio Via del pentoso fosfato piruvato Ciclo di Krebs Acido shikimico Amminoacidi alifatici Acetil-CoA Malonil-CoA Acido mevalonico Amminoacidi aromatici Alcaloidi Acido idrossibenzoico Fenilpropanoidi Alcaloidi complessi Flavonoidi Terpeni Polichetidi Terpeni complessi Flavonoidi complessi