Inhibitory enzymów Projektowanie leków Aktywność

2 (polubienia)
5896 (odsłony)
Ten produkt jest dostępny tylko jeśli posiadasz konto w serwisie My Mini Factory
×
Kolor:

Ten drukowany "enzym" z wieloma miejscami docelowymi ma na celu nauczenie studentów podstaw projektowania leków małocząsteczkowych, a także służyć jako wprowadzenie do korzystania z podstawowego oprogramowania do projektowania CAD do tworzenia obiektów do druku 3D. Enzym ma wiele miejsc aktywnych i miejsc wiązania powierzchniowego. Studenci pobiorą plik STL do programu takiego jak Tinkercad i użyją oprogramowania CAD do zaprojektowania "cząsteczek", które mogłyby pasować do miejsc docelowych i blokować wiązanie enzymu z jego normalnymi małymi cząsteczkami. Model obejmuje miejsca kompetycyjnego i niekompetycyjnego hamowania enzymu. Jedno z niekonkurencyjnych miejsc, gdy wiąże się z nim "cząsteczka leku", zamyka miejsce aktywne (patrz zdjęcia), aby zademonstrować, w jaki sposób wiązanie allosteryczne może zmienić strukturę enzymu. Gdy studenci zaprojektują cząsteczki, które mogą hamować białko, modele można wydrukować i przetestować z wydrukowanym enzymem. Skuteczne leki małocząsteczkowe powinny ściśle przylegać do miejsc docelowych. W tym procesie uczniowie poznają również strategie skutecznego drukowania oraz dowiedzą się, jak i kiedy stosować wypełnienia, tratwy i podpory. Po wydrukowaniu, uczniowie mogą porównać różne rozwiązania z tymi samymi miejscami docelowymi, co prowadzi do dyskusji na temat tego, jak wiele leków na ten sam problem wiąże się z tym samym miejscem, ale ma nieco inną strukturę (np. Claritin i Zyrtec na alergie). Można omówić zalety i wady tych niewielkich różnic (takie jak okres półtrwania w organizmie i skutki uboczne). Na koniec uczniowie mogą połączyć swoje projekty z geometrią molekularną, próbując odtworzyć swoje projekty leków przy użyciu podstawowych kształtów, jakie mogą tworzyć cząsteczki. Doprowadzi to następnie do dyskusji na temat rzeczywistego procesu projektowania leków. Chemia farmaceutyczna to świetny sposób na zainteresowanie uczniów nauką o biologii molekularnej i białkach. W tym ćwiczeniu uczniowie dowiedzą się o inhibitorach i o tym, jak naukowcy projektują cząsteczki, które będą pasować do aktywnych miejsc lub miejsc na powierzchni białek. Przygotowanie: Uczniowie powinni być już zaznajomieni z enzymami, miejscami aktywnymi oraz podstawami inhibicji kompetycyjnej i niekompetycyjnej. Powinni mieć podstawową wiedzę na temat struktury białek i znaczenia tej struktury w odniesieniu do funkcji. Opcjonalnie, uczniowie mogą otrzymać wprowadzenie do korzystania z podstawowego oprogramowania CAD, takiego jak Tinkercad lub 123D Design. Ćwiczenie może być wykorzystane jako eksploracja, aby nauczyć się samodzielnie korzystać z tych programów. Podczas ćwiczenia uczniowie mogą potrzebować wskazówek, jak najlepiej zaprojektować elementy do łatwego drukowania. Cele: Uczniowie będą w stanie wyjaśnić różnicę między inhibitorami kompetycyjnymi i niekompetycyjnymi (allosterycznymi). Uczniowie będą w stanie opisać, w jaki sposób leki małocząsteczkowe mogą być zaprojektowane tak, aby działały jako inhibitory. Studenci będą potrafili projektować kształty do druku 3D w CAD. Studenci będą potrafili powiązać geometrię molekularną z kształtami miejsc docelowych enzymów. Uczniowie będą w stanie opisać proces projektowania leków w świecie rzeczywistym. Po zapoznaniu uczniów z ideą enzymów, miejsc aktywnych, inhibitorów i wykorzystania leków małocząsteczkowych jako inhibitorów (podaj kilka rzeczywistych przykładów, takich jak leki na alergie, leki przeciwbólowe i antybiotyki), wprowadź ćwiczenie projektowania leków. Uczniowie pobiorą plik STL enzymu i otworzą go w programie CAD, takim jak Tinkercad lub 123D Design. Następnie użyją oprogramowania do zaprojektowania "małocząsteczkowych leków", które pasowałyby do różnych miejsc aktywnych i miejsc wiązania allosterycznego enzymu. W razie potrzeby pomóż uczniom w korzystaniu z wybranego oprogramowania. Uczniowie powinni spróbować zaprojektować małe cząsteczki dla jak największej liczby miejsc. (Opcjonalnie: przypisz system punktowy do różnych miejsc docelowych, aby przekształcić ćwiczenie w grę). Po wydrukowaniu leków małocząsteczkowych wygrywa uczeń z największą liczbą punktów). Gdy uczniowie wykonają swoje projekty, poinstruuj ich, jak działa drukarka 3D i jak najlepiej ustawić swoje projekty do drukowania, a także jak zminimalizować ilość użytego materiału. Poprowadź ich również przez użycie podstawowego programu do cięcia, a następnie wydrukuj projekty. (Wszelkie projekty, których nie uda się wydrukować, można wykorzystać jako okazję do nauki o tym, co działa, a co nie działa w druku 3D). Po wydrukowaniu sprawdź, które projekty odniosły sukces, sprawdzając, które dobrze pasują do różnych aktywnych miejsc na wydrukowanym enzymie. Przedyskutuj, w jaki sposób różni uczniowie stworzyli nieco inne projekty dla tych samych miejsc docelowych. Porównaj z różnymi markami leków na ten sam problem, takimi jak Claritin i Zyrtec na alergie. Leki te mają podobne kształty i miejsca docelowe, ale mają nieco inne skutki uboczne i okres półtrwania w organizmie. Poproś uczniów, aby spróbowali odtworzyć kształty małych cząsteczek, które stworzyli przy użyciu geometrii molekularnej. Aby pomóc uczniom w wizualizacji tych kształtów, można użyć zestawów modelowych, jeśli są dostępne. Gdy uczniowie wykonają te projekty, omów kolejne kroki w procesie projektowania leków, ponieważ osiągnęli punkt tworzenia wielu prawdziwych kandydatów na leki. Dyskusja powinna obejmować etapy testowania leku, pakowania leku i badań na ludziach.

Autor:
chemteacher628

Opinie

Ten model nie ma recenzji. Chcesz być pierwszym recenzentem? Najpierw musisz wydrukować model.