- Oggetto:
- Oggetto:
CHIMICA TOSSICOLOGICA AMBIENTALE
- Oggetto:
Environmental chemical toxicology
- Oggetto:
Anno accademico 2023/2024
- Codice attività didattica
- MFN0264
- Docente
- Giuseppe Ermondi (Titolare)
- Corso di studio
- Laurea magistrale in Chimica dell'Ambiente D.M. 270 (2° anno)
- Anno
- 2° anno
- Periodo
- Da definire
- Tipologia
- Affine o integrativo
- Crediti/Valenza
- 6
- SSD attività didattica
- CHIM/08 - chimica farmaceutica
- Erogazione
- Tradizionale
- Lingua
- Italiano
- Frequenza
- Facoltativa
- Tipologia esame
- Scritto
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Questo insegnamento mira a fornire le conoscenze di base per comprendere la tossicodinamica e la tossicocinetica delle sostanze tossiche.
In particolare, l’insegnamento si propone di fornire agli studenti e alle studentesse:
a) gli elementi necessari per comprendere le relazioni tra la struttura chimica e la tossicità delle sostanze chimiche;
b) una introduzione all'uso di tecniche in silico per la predizione della tossicità delle sostanze chimiche seguendo le indicazioni della OECD;
c) gli strumenti per reperire informazioni sulla tossicità dell sostanze chimiche.
This teaching course aims to provide the basic knowledge to understand the toxicodynamics and toxicokinetics of toxic substances.
In particular, the teaching aims to provide students with:
(a) the necessary elements to understand the relationships between the chemical structure and toxicity of chemicals;
(b) an introduction to the use of in silico techniques for predicting the toxicity of chemicals following OECD guidelines;
(c) the tools for finding information on the toxicity of chemicals.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
- Acquisizione di competenze teoriche e applicative sui principi della tossicità ambientale
CAPACITA' DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
- Sviluppo della capacità di incorporare nel lavoro di ricerca quotidiano informazioni provenienti dallo studio delle strutture chimiche delle molecole e da informazioni ottenute da server specializzati nella previsione della tossicità di composti
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
- Valutazione critica delle informazioni ottenute dalla letteratura e dai server web
ABILITÀ COMUNICATIVE
- Acquisizione della comunicazione orale e scritta dei risultati e della capacità di utilizzare il linguaggio grafico
CAPACITA' DI APPRENDIMENTO
- Acquisizione di capacità di apprendimento autonomo e di autovalutazione della propria preparazione
KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
- Acquisition of theoretical an applicative skill concerning encironmental toxicity principles
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
- Development of the ability to incorporate information from the study of chemical structures of molecules and from information obtained from servers specialised in the prediction of the toxicity of compounds into daily research work
MAKING JUDGEMENTS
- Critical evaluation of the information obtained from literature and web servers
COMMUNICATION SKILLS
- Acquisition of oral and written communication of results as well as the ability to use graphical language
LEARNING SKILLS
- Acquisition of autonomous learning capacity and self-assessment of its preparation
- Oggetto:
Programma
Metodi in-silico di predizione della tossicità
Rappresentazione 1D, 2D e 3D della struttura chimica. Il codice SMILES. Introduzione ai metodi sperimentali per la determinazione strutturale (cristallografia, criomicroscopia elettronica e risonanza magnetica). Banche dati di strutture sperimentali. Preparazione delle strutture 3D mediante l’uso di force-fields. Ricerca delle conformazioni. Metodi per la determinazione strutturale delle proteine (homology modeling, AlphaFold). Quantitative Structure-Toxicity/Property/Activity Relationships (QSTR. QSPR, QSAR). Quantificazione degli effetti tossici.
I target biologici delle sostanze tossiche
Interazioni intramolecolari. Le proteine: recettori accoppiati alle proteine G (GPCRs), canali ionici, recettori intracellulari, recettori accoppiati agli enzimi, enzimi, trasportatori. Acidi nucleici. Stress ossidativo. Cancerogenesi. Esempi.
EUchem
OECD QSAR Toolbox: introduzione al tool OECD di predizione della tossicità. Vega Hub.
Tossicocinetica
Misure in-vivo. Assorbimento e distribuzione. Barriere che incontrano gli xenobiotici. In vitro ADME: permeabilità, solubilità. Metabolismo.
Profilo chimico fisico degli xenobiotici
Tossicità intrinseca ed estrinseca. Volatilità. Coefficiente di Ostwald. Aerosol. Particolato. Equilibrio acido-base: metodi di misura della pKa. Coefficienti di ripartizione e di distribuzione: metodi di misura del log P e log D. Solubilità: metodi di misura della solubilità. Permeabilità: metodi di misura con membrane artificiali e con modelli cellulari.
Applicazioni pratiche
Esercizi di applicazione di metodi in-silico di predizione di tossicità e di proprietà chimico fisiche.
In-silico methods of toxicity prediction
1D, 2D and 3D representation of chemical structure. The SMILES code. Introduction to experimental methods for structural determination (crystallography, electron cryomicroscopy and magnetic resonance imaging). Databases of experimental structures. Preparation of 3D structures using force-fields. Search for conformations. Methods for the structural determination of proteins (homology modelling, AlphaFold). Quantitative Structure-Toxicity/Property/Activity Relationships (QSTR. QSPR, QSAR). Quantification of toxic effects.
Biological targets of toxic substance
Intramolecular interactions. Proteins: G-protein-coupled receptors (GPCRs), ion channels, intracellular receptors, enzyme-coupled receptors, enzymes, transporters. Nucleic acids. Oxidative stress. Carcinogenesis. Examples.
EUchem
OECD QSAR Toolbox: introduction to the OECD toxicity prediction tool. Vega Hub.
Toxicokinetics
In-vivo measurements. Absorption and distribution. Barriers encountered by xenobiotics. In vitro ADME: permeability, solubility. Metabolism.
Chemical and physical profile of xenobiotics
Intrinsic and extrinsic toxicity. Volatility. Ostwald coefficient. Aerosols. Particulates. Acid-base equilibrium: methods for measuring pKa. Partition and distribution coefficients: methods for measuring log P and log D. Solubility: methods of solubility measurement. Permeability: measurement methods with artificial membranes and cellular models.
Practical applications
Exercises on the application of in-silico methods for predicting toxicity and chemical-physical properties.
- Oggetto:
Modalità di insegnamento
L’insegnamento consiste di 48 ore di attività didattica frontale suddivise in 24 lezioni.
La frequenza alle lezioni in aula è facoltativa.
Le lezioni teoriche in aula utilizzano metodiche tradizionali con l'ausilio di proiezioni. Il materiale didattico utilizzato a lezione sarà reso disponibile sulla pagina Moodle dell'insegnamento.
Si prevede una parte deli'insegnamento dedicata ad esercitazioni sui metodi di predizione della tossicità e di proprietà chimico-fisiche correlate durante le quali le studentesse e gli studenti sono coinvolti in modo attivo con esercitazioni pensate per i notebook.
The course consists of 48 hours of frontal teaching activities divided into 24 lectures.
Classroom attendance is optional.
Classroom lectures use traditional methods with the aid of projections. The teaching material used in the lessons will be made available on the Moodle page of the course.
A part of the teaching will be devoted to exercises on methods for predicting toxicity and related physico-chemical properties during which students are actively involved with exercises designed for notebooks.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
La modalità di verifica dell'apprendimento prevede un esame orale e una valutazione in trentesimi.
La prova orale verte principalmente sugli aspetti teorici dell'insegnamento, al fine di valutare la comprensione dei principi fondamentali della tossicocinetica e della tossicodinamica delle sostanze tossiche.
Studentesse e studenti dovranno preparare una breve presentazione dimostrando la capacità di applicare i principi teorici a contesti reali caratterizzando il profilo tossicologico di una sostanza a scelta.
Rientrano nella valutazione anche conoscenza e comprensione degli aspetti di chimica di base inerenti gli argomenti dell'insegnamento a cui si debba fare riferimento in sede di esame, così come l'utilizzo di un lessico appropriato
Cosituiscono parametri di valutazione la comprenzione delle relazioni struttura-tossicità, la capacità di organizzare discorsivamente la conoscenza, la capacità di ragionamento critico sullo studio realizzato, la qualità dell'esposizione e l'impiego di un lessico adeguato.
Gli esami di profitto saranno svolti in presenza.
The learning assessment method involves an oral examination and an evaluation in thirtieths.
The oral test focuses mainly on the theoretical aspects of the teaching, in order to assess understanding of the fundamental principles of toxicokinetics and toxicodynamics of toxic substances.
Students are expected to prepare a short presentation demonstrating the ability to apply theoretical principles to real-life contexts by characterising the toxicological profile of a substance of their choice.
Knowledge and understanding of basic chemistry aspects of the teaching topics to be referred to in the examination as well as the use of appropriate vocabulary are also part of the assessment.
The understanding of structure-toxicity relationships, the ability to discursively organise knowledge, the ability to critically reason about the study carried out, the quality of exposition and the use of appropriate vocabulary are assessment parameters.
Proficiency examinations will be conducted in person.
- Oggetto:
Attività di supporto
Il docente riceve su appuntamento, inviare una e-mail a giuseppe.ermondi@unito.it usando l'indirizzo e-mail istituzionale ricevuto al momento dell'iscrizione.
The lecturer receives by appointment, send an e-mail to giuseppe.ermondi@unito.it using the institutional e-mail address you received when you registered.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Casarett & Doull - Elementi di Tossicologia
- Anno pubblicazione:
- 2013
- Editore:
- Casa Editrice Ambrosiana. Distribuzione esclusiva Zanichelli
- Autore:
- Klaassen. C.D.; Watkins III, J.B.
- ISBN
- Permalink:
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Chimica Tossicologica
- Anno pubblicazione:
- 2017
- Editore:
- Piccin
- Autore:
- Marzano, C.; Medana C.
- ISBN
- Permalink:
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
- Libro
- Titolo:
- Toxicological Chemistry and Biochemistry
- Anno pubblicazione:
- 2002
- Editore:
- CRC Press
- Autore:
- Manahan Stanley E.
- ISBN
- Permalink:
- Obbligatorio:
- No
- Oggetto:
Note
Frequenza consigliataAttendance: suggested- Oggetto:
