Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Relações estrutura-atividade


No vasto e complexo campo da química medicinal, é importante entender a relação estrutura-atividade (SAR). Este conceito é um dos principais princípios que fundamentam o design e a otimização de compostos farmacêuticos. Ao modificar sistematicamente a estrutura de compostos químicos e observar suas atividades biológicas, os químicos tentam otimizar essas moléculas para alcançar os efeitos terapêuticos desejados.

Introdução às relações estrutura-atividade

A premissa básica da SAR gira em torno da ideia de que a atividade biológica de um composto – como ele interage com receptores ou enzimas biológicas – depende de sua estrutura molecular. Isso implica que até mesmo pequenas mudanças na estrutura molecular podem levar a diferenças significativas na atividade.

Fatores que afetam a atividade incluem:

  • Grupos funcionais e sua orientação
  • Entrega eletrônica
  • Balanço hidrofóbico/hidrofílico
  • Estereoscópico

Contexto histórico e desenvolvimento da SAR

O conceito de SAR surgiu no início do século XX, quando os cientistas começaram a perceber que diferenças sutis na estrutura química poderiam levar a diferentes efeitos terapêuticos. Essa noção tornou-se mais sofisticada com o desenvolvimento da teoria dos receptores em farmacologia, que hipotetizava a existência de locais específicos no corpo onde os medicamentos se ligam para exercer seus efeitos.

Fundação inicial

O trabalho de Paul Ehrlich, que usou compostos de corante para tingir células e bactérias específicas, abriu o caminho. A teoria da "bala mágica" de Ehrlich propôs que substâncias químicas específicas poderiam atacar patógenos específicos, levando a terapias farmacêuticas direcionadas. Suas inovações destacaram a importância da estrutura molecular na determinação da atividade biológica.

Mecanismos que sustentam a SAR

Os mecanismos pelos quais a SAR opera são multifacetados, integrando química, biologia e biofísica. Aqui está um olhar mais atento:

Grupo funcional

A presença e a orientação de grupos funcionais afetam significativamente a farmacocinética e a farmacodinâmica da molécula. Considere a conversão de um grupo de álcool em um éter ou éster, que pode aumentar a permeabilidade da membrana ao aumentar a lipofilicidade.

R-OH → ROR' ou R-COOR'

Efeitos eletrônicos

Os efeitos eletrônicos afetam como a molécula se envolve em interações químicas. Por exemplo, grupos que retiram elétrons podem tornar o fenol mais ácido, afetando sua biodisponibilidade:

Fenol (C6H5OH) com grupo NO2: C6H4(NO2)OH

A incorporação de grupos ricos em elétrons ou deficientes em elétrons pode afetar a afinidade de uma molécula por um alvo biológico.

Balanço hidrofóbico/hidrofílico

Propriedades de solubilidade e partição são importantes ao projetar medicamentos. O equilíbrio ideal entre propriedades hidrofóbicas e hidrofílicas garante que o medicamento possa atravessar membranas celulares, mas permaneça solúvel em fluidos corporais.

Hidrofóbico Hidrofílico

O coeficiente de partição (log P) de uma molécula ajuda a equilibrar essas características.

Estereoscópico

Compostos estereoisomericamente diferentes, conhecidos como estereoisômeros, muitas vezes apresentam atividades biológicas muito diferentes. Um excelente exemplo disso são os enantiômeros do medicamento talidomida:

(+) Enantiômero: Efeitos sedativos (-) Enantiômero: Efeitos teratogênicos

Técnicas para estudar SAR

Relação quantitativa estrutura-atividade (QSAR)

O QSAR leva a SAR um passo adiante ao aplicar métodos matemáticos e estatísticos para prever quantitativamente a atividade biológica de compostos. Isso envolve o uso de descritores, que são valores numéricos atribuídos às propriedades de moléculas como lipofilicidade, peso molecular, índices topológicos e propriedades derivadas da mecânica quântica.

Atividade = f(descritor_1, descritor_2, ..., descritor_n)

Desenho de medicamentos auxiliado por computador (CADD)

Avanços modernos permitiram simulações de computador para prever e otimizar SAR antes da síntese experimental. Os métodos utilizados são os seguintes:

  • Acoplamento molecular
  • Simulação de dinâmica molecular
  • Modelagem de homologia
Molécula Receptor

Estudos de caso e aplicações

Estudo de caso: Anti-inflamatórios não esteroides (AINEs)

AINEs como aspirina, ibuprofeno e naproxeno são exemplos clássicos de ação SAR. Embora todos tenham efeitos anti-inflamatórios semelhantes, as diferenças em suas estruturas químicas causam diferenças em seus mecanismos de ação e perfil de efeitos colaterais.

(Aspirina) C9H8O4 (Ibuprofeno) C13H18O2 (Naproxeno) C14H14O3

Mudanças sutis em cadeias laterais alteram a interação com receptores, meia-vida e especificidade, afetando o uso terapêutico de cada medicamento.

Estudo de caso: Antibióticos β-lactâmicos

A SAR de antibióticos β-lactâmicos como penicilinas e cefalosporinas ilustra como a resistência bacteriana pode ser combatida alterando o anel β-lactâmico e estruturas adjacentes.

Núcleo de penicilina: R-C9H11N2O4S Núcleo de cefalosporina: R-C14H14N2O4S

Conclusão e perspectivas futuras

Compreender a SAR é fundamental para o design racional de novos medicamentos. À medida que os pesquisadores aprofundam sua compreensão da SAR, aproveitando as tecnologias modernas, como aprendizado de máquina e inteligência artificial, o futuro da química medicinal pode ver ainda mais eficiência no desenvolvimento de medicamentos, custos mais baixos e medicina personalizada.

A descoberta de SARs está expandindo os limites do possível no design de medicamentos, melhorando, em última análise, os resultados de saúde globalmente.


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