Kemi 2017

Hjernens kemi – og behandling af hjernesygdomme

Hjernens nerveceller kommunikerer i udstrakt grad ved hjælp af kemiske signaler. Hjernesygdomme medfører forstyrrelse af hjernens signalsystemer. Hjernemedicin består af  kemiske molekyler, som modulerer signalsystemer i hjernen. Det område af kemien, som sigter på systematisk at påvirke hjernens kemi med henblik på medicinsk behandling, kaldes medicinalkemi eller lægemiddelkemi og er tema for denne opgave.

Vælg en sygdom i hjernen som I finder interessant eller fascinerende.

  1. Giv en kort beskrivelse af de karakteristiske symptomer ved sygdommen. Foreslå hvilke kemiske signalstoffer og/eller signalsystemer, som menes at være i ubalance i hjernen i den pågældende sygdom. Beskriv den kemiske struktur af signalstoffet og forklar dets funktionelle grupper.

Det er de kemiske funktionelle grupper i et lægemiddel, som afgør et lægemiddels kemiske og biologiske egenskaber. Derfor er en analyse af hvilke funktionelle grupper hjernemedicin indeholder meget relevant for forståelsen af lægemidlers virkningsmåde. 87% af alle CNS lægemidler indeholder en aromatisk gruppe og mere end 61% indeholder en aminogruppe, mens 41% indeholder en alkohol-/phenol-, amid- eller estergruppe. I tilgift indeholder halvdelen af alle CNS-lægemidler mulighed for optisk isomeri.

  1. Diskuter og begrund hvilke intermolekylære interaktionsmuligheder disse funktionelle grupper i lægemidler giver. Redegør herunder for hvilke geometriske konsekvenser en benzen-ring giver. Foreslå en syntese af en alifatisk alkyl amin og forklar reaktions-mekanismen.

Vælg et lægemiddel, der bruges til behandling af den hjernesygdom, som I har valgt.

  1. Opskriv lægemidlets kemiske struktur og giv en analyse af lægemidlets funktionelle grupper, dets fysisk-kemiske egenskaber (herunder syre base egenskaber) og arkitektur, inklusive evne til at indgå i intermolekylære vekselvirkninger. Vurder herunder også mulighed for stereoisomeri.

For at vurdere om et lægemiddel har en god biotilgængelighed, en god metabolisk stabilitet og forventes at trænge gennem den beskyttende blod-hjerne-barriere undersøges de fysiske og kemiske egenskaber af lægemidlet.

  1. Beskriv og undersøg betydningen af følgende 3 fysisk-kemiske egenskaber for lægemidlet: Molvægt, lipofilicitet (logP) og polære overfladeareal. Brug en molekyl-kalkulator, fx http://www.molinspiration.com/cgi-bin/properties. Vurder hvor godt jeres stof forventes at være som lægemiddel baseret på et plot af molvægt og LogP værdi i et ”Golden triangle plot” (Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 19 (2009) 5560–5564).

Indsigt i den molekylære struktur af bindingslommen i et receptor-protein er en forudsætning for en molekylær forståelse af neurotransmitteres aktivering af deres receptorer.

Røntgen-krystallografi  er en teknik til at studere receptorers bindingslommer på atomart niveau. Den molekylære struktur af mange af hjernens receptorer kendes i dag fra røntgen-krystallografi eller ved brug af computer-modeller.

  1. Giv et kvalificeret forslag til en model af hvordan binding af jeres valgte lægemiddel til dens receptor kunne tænkes at foregå. Beskriv herunder princippet for receptorens strukturelle opbygning, hvilke aminosyre-sidekæder der er med til at definere bindingslommen og diskuter hvilke intermolekylære kræfter, de kan indgå i med lægemidlet.

 

  1. Giv et forslag til virkningsmekanisme af jeres lægemiddel og diskuter om det er en agonist eller en antagonist og hvilke fysiologiske konsekvenser dette har. Giv et eller flere eksempler på hvordan sygdommen muligvis kunne behandles i fremtiden baseret på kendskabet til sygdommen.

 

                 En opgavevejledning til kemiopgaven 2017 kan findes her - Opgavevejledning 2017

                               Relevante links og materialer kan findes her - Vejledninger og Materialer 

                                                  Hent konkurrenceinformationerne her

                                   Opgaven kan downloades i PDF format her - Kemiopgaven 2017

 

You are about to leave drughunters.dk