Chimica bioinorganica: sistemi enzimatici e metodi di indagine
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
Il corso vuole fornire una panoramica sull'attività dei principali metalli di transizione (ferro, rame, zinco, cobalto, nichel) attraverso:
- l'analisi delle caratteristiche del metallo nella sua interazione con il sistema proteico
- lo studio dei modi di legame e attivazione delle piccole molecole e del meccanismo di interazione con i substrati, e le loro conseguenze sul progredire della funzionalità enzimatica
Per raggiungere tale obiettivo, il corso si occuperà anche di individuare i metodi di indagine strumentale più adeguati e di valutare i diversi risultati cui essi possono portare.
- l'analisi delle caratteristiche del metallo nella sua interazione con il sistema proteico
- lo studio dei modi di legame e attivazione delle piccole molecole e del meccanismo di interazione con i substrati, e le loro conseguenze sul progredire della funzionalità enzimatica
Per raggiungere tale obiettivo, il corso si occuperà anche di individuare i metodi di indagine strumentale più adeguati e di valutare i diversi risultati cui essi possono portare.
Risultati apprendimento attesi
Al termine del corso, lo studente dovrà essere in grado di:
- comprendere i meccanismi dell'interazione metallo-proteina e la loro funzione nel meccanismo catalitico dell'enzima di appartenenza,
- riconoscere e discutere le similarità di azione di un metallo in diversi sistemi enzimatici e di correlare tale comportamento alle proprietà del metallo
- individuare il metodo o i metodi di indagine in grado di fornire informazioni peculiari sul sistema metallo-proteina e sul suo funzionamento
- comprendere i meccanismi dell'interazione metallo-proteina e la loro funzione nel meccanismo catalitico dell'enzima di appartenenza,
- riconoscere e discutere le similarità di azione di un metallo in diversi sistemi enzimatici e di correlare tale comportamento alle proprietà del metallo
- individuare il metodo o i metodi di indagine in grado di fornire informazioni peculiari sul sistema metallo-proteina e sul suo funzionamento
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Introduzione generale al significato di Chimica Bioinorganica, presenza e funzione dei principali metalli di transizione nei sistemi biologici, modo di coordinazione dei singoli metalli ai donatori biologici. Studio delle principali famiglie di metallo-proteine: sistemi contenenti ferro, rame, zinco, cobalto, nichel. Ferro-proteine: classificazione, sistemi contenenti ferro-eme, cluster ferro-zolfo, ferro-ossigeno. Rame proteine: classificazione e funzione dei sistemi rame. Zinco proteine: classificazione e funzione. Cobalto proteine. Sistemi proteici contenenti nichel, molibdeno, tungsteno, vanadio. Per ogni famiglia di proteine si valuteranno struttura e funzione dei principali enzimi rappresentanti, con particolare attenzione al meccanismo catalitico. Metalli utilizzati in ambito diagnostico e terapeutico. Principali metodi di indagine per i sistemi bioinorganici: dicroismo circolare, spettroscopia Mӧssbauer, spettroscopia di risonanza di spin elettronico, applicazioni delle spettroscopie IR, Raman ed NMR alle metallo-proteine.
Prerequisiti
Per poter seguire il corso in modo proficuo gli studenti devono avere conoscenza di:
· configurazione elettronica dei singoli metalli e delle principali molecole di interesse biologico (ossigeno molecolare e derivati, azoto molecolare e derivati);
· modi e geometria di coordinazione dei metalli;
· interazioni metallo-legante sulla base della teoria Hard/Soft;
· significato e tipi di trasferimento di carica e interazioni elettroniche.
Dovranno avere inoltre preventivamente acquisito conoscenza delle principali tecniche spettroscopiche molecolari e magnetiche. A tale scopo sarà quindi opportuno che essi abbiano già seguito i corsi di Chimica dei composti di coordinazione, Chimica Analitica II e Applicazioni di Chimica Analitica Strumentale, in cui tali argomenti sono trattati nel dettaglio
· configurazione elettronica dei singoli metalli e delle principali molecole di interesse biologico (ossigeno molecolare e derivati, azoto molecolare e derivati);
· modi e geometria di coordinazione dei metalli;
· interazioni metallo-legante sulla base della teoria Hard/Soft;
· significato e tipi di trasferimento di carica e interazioni elettroniche.
Dovranno avere inoltre preventivamente acquisito conoscenza delle principali tecniche spettroscopiche molecolari e magnetiche. A tale scopo sarà quindi opportuno che essi abbiano già seguito i corsi di Chimica dei composti di coordinazione, Chimica Analitica II e Applicazioni di Chimica Analitica Strumentale, in cui tali argomenti sono trattati nel dettaglio
Metodi didattici
Lezioni frontali. E' fortemente consigliata al frequenza
Materiale di riferimento
Slide presentate a lezione, articoli e review caricati sul sito myAriel del corso. Testi di Chimica Bioinorganica, presenti nella biblioteca BICF (biblioteca centrale di Biologia, Informatica, Chimica, Fisica). Nel corso delle lezioni verranno indicati i materiali didattici da utilizzare per l'approfondimento o il completamento delle conoscenze.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La verifica viene effettuata tramite una singola prova orale di durata di circa un'ora, nel corso della quale verranno poste domande relative ai sistemi enzimatici analizzati (almeno uno per ogni metallo preso in esame nel corso) con la richiesta di esporre le caratteristiche del sistema proteico e del sito attivo metallico, del modo di coordinazione del metallo ai leganti e ai substrati e delle modalità di reazione nei singoli stadi del ciclo catalitico, dei metodi strumentali per la loro appropriata caratterizzazione; sarà inoltre richiesto di valutare l'influenza dei singoli componenti sull'attività del metallo e le possibili conseguenze di una modifica del sito. Da ultimo, verrà valutata la capacità di porre in relazione l'attività di diversi sistemi enzimatici in uno specifico organismo e di confrontare le analogie di funzionamento di sistemi contenenti metalli diversi. La valutazione verrà espressa in trentesimi.
CHIM/03 - CHIMICA GENERALE ED INORGANICA - CFU: 6
Lezioni: 48 ore
Docente:
Santagostini Laura
Turni:
Turno
Docente:
Santagostini LauraDocente/i
Ricevimento:
Su appuntamento via e-mail
Dip. Chimica - Corpo A, Piano Terra, Stanza R107