A - Introduzione: Forme di metabolismo messe in atto negli organismi viventi - distinzione tra metabolismo primario e secondario; argomenti di studio della Biochimica e della Chimica delle Sostanze Organiche Naturali; via del carbonio; mattoni biosintetici: frammenti C1, C2, C5, C6C3 (C6C2, C6C1), C6C2N, C4N, C5N; origine dei mattoni biosintetici. B - Tipici meccanismi di costruzione implicati nelle vie metaboliche e analogie riscontrate rispetto alla chimica organica di laboratorio. Reazioni: 1) di alchilazione; 2) di trasposizione; 3) tipo aldolica e Claisen; 4) retro-aldoliche e retro-Claisen; 5) di carbossilazione; 6) di decarbossilazione; 7) di transaminazione; 8) di ossidoriduzione enzimatiche (ossidazioni tramite deidrogenasi, ossidasi, mono-ossigenasi, diossigenasi, ammino-ossidasi); 9) di ossidazione tipo Bayer-Villiger; 10) di accoppiamento ossidativo di fenoli; 11) di glicosilazione. C - Classi di sostanze naturali (metraboliti secondari) e loro biosintesi. C1 - Via dell’acetato. Biosintesi di acidi grassi: saturi (meccanismo d’azione dell’enzima acido grasso sintetasi e classi di composto nelle quali questi sono incorporati); insaturi, con doppi legami (in posizione 2,3 e configurazione trans; in posizione 3,4 e configurazione cis; insaturazioni introdotte da desaturasi: formazione di acido oleico, linoleico, gamma- e alfa-linolenico, acido arachidonico, acido eicosapentaenoico, acido docosapentaenoico, acido docosaesanoico, acido ricinoleico, acido vernolico); insaturi, con tripli legami (acidi grassi acetilenici, p.e. acido deidromatricaria); a catena ramificata. Biosintesi di: prostaglandine PGGx, PGHx, PGEx, PGDx, PGFx, PGAx, PGBx, PGCx, PGI2/3, x=serie 1, 2 e 3; trombossani TXAx, TXBx, x=serie 1, 2 e 3; leucotrieni LTA4, LTB4, LTC4, LTD4, LTE4. Meccanismo d’azione iterativo e non iterativo dell’enzima polichetide sintetasi. Biosintesi di polichetidi aromatici: acido orsellinico; floracetofenone; alternariolo; acido 6-metilsalicilico; acido lecanorico; antrachinoni; sennosidi; antroni; ipericina; patulina; stilbeni; calconi; flavonoidi; catechine; antocianidine; cannabinoidi; aflatossine; tetracicline; antracicline; uruscioli; alcaliodi chinolinici (4-idrossi-2-chinolone) e acridinici (1,3-diidrossi-N-metilacridone). Biosintesi di polichetidi macrolidici: eritromicine; spiramicine; macrolidi polienici (amfotericine); macrolidi ansa (ansamicine); polichetidi lineari; polieteri; statine. C2 - Via dello shikimato. Biosintesi di acido shikimico, corismico e prefenico. Biosintesi di acidi benzoici a partire da acido 3-deidroshikimico: acido gallico (gallotannini); acido protocatechico; acido salicilico; acido 4-idrossibenzoico. Biosintesi degli amminoacidi L-triptofano, L-fenilalanina, L-tirosina. Biosintesi di catecolammine; melanine; acidi cinnamici; lignani, neolignani e lignina; flavonoidi, isoflavonoidi e stilbeni (naringenina, cianidina, afzalechina, epicatechina e tannini, genisteina, cumestrolo, resveratrolo); fenilpropanoidi (cinnamaldeide, anetolo, eugenolo, miristicina); acidi benzoici; cumarine (cumarina, umbeliferone, scopolina, dicumarolo, psoraleni). C3 - Via del mevalonato. Biosintesi di acido mevalonico, isopentenil pirofosfato e dimetilallil pirofosfato. Generazione di: emiterpeni (isoprene e 2-metil-3-buten-2-olo); monoterpeni lineari (geranil, linalil e neril pirofosfato e loro diretti derivati) e ciclici (alfa-terpineolo, limonene, cineolo, car-3-ene, alfa- e beta-pinene, fencolo, fencone, borneolo, canfora e canfene); iridoidi (nepetalattone, valtrato); sesquiterpeni (farnesil pirofosfato e suoi derivati generati per ciclizzazione dei cationi di configurazione (E,E) e (E,Z) formati per perdita dell’anione pirofosfato); diterpeni (geranilgeranil pirofosfato e suoi derivati , formati per sua ciclizzazione gestita dall’enzima: tassolo, forbolo, steviosidi, acido abietico, gibberelline); sesterterpeni (geranilfarnesil pirofosfato e i suoi derivati ofiobolina A e scalarina); triterpeni (squalene, i suoi derivati lanosterolo e cicloartenolo generati dal catione protosterile, e gli ulteriori derivati lupeolo, eufolo e alfa e beta amirina, generati dal catione dammerenile; strutture stereoidee generate per progressiva modificazione della molecola di lanosterolo, saponine stereoidee, glicosidi cardioattivi, fitosteroli, stanolesteri, ecdisoni, acidi biliari, corticosteroidi, estrogeni, androgeni); tetraterpeni (Z-fitene, licopene, carotenoidi). D - Alcaloidi. Classificazione, basata su: a) famiglia di appartenenza della pianta da cui sono estratti; b) amminoacido di provenienza; c) tipo di struttura eterociclica presente nella molecola. Approfondimenti riguardanti alcuni esempi di rilievo. Biosintesi di: nicotina; piperina; atropina e cocaina; efedrina e mescalina; papaverina e morfina; stricnina, caffeina e teobromina.

Dewick, P. M.: Chimica, biosintesi e bioattività delle sostanze naturali, Piccin Nuova Libraria SpA, Padova, 2012. ISBN: 882992234X. in alternativa, Hanson, J. R.: Natural products, the secondary metabolites, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2003. ISBN 0-85404-490-6.