BIOINORGANIC CHEMISTRY

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA GENERALE E INORGANICA (CHIM/03)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Secondo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Inglese

Obiettivi formativi

Conoscenze e comprensione: il Corso di Chimica Bioinorganica ha lo scopo di fornire agli studenti i concetti fondamentali della chimica inorganica nei sistemi biologici. Il corso fornisce le nozioni di chimica di coordinazione applicata alla biologia, di biocristallografia (con le annesse capacità di descrizione strutturale delle metalloproteine e dei metalloenzimi) e dei ruoli dei vari elementi chimici nei sistemi biologici. Una particolare attenzione verrà data all’uso corretto del linguaggio specialistico della chimica bioinorganica.

Applicazione delle conoscenze: il corso fornisce tutti gli strumenti che servono per studiare e comprendere il ruolo dei metalli nei sistemi biologici. Viene inoltre stimolata la capacità di leggere, con senso critico, articoli di argomento bioinorganico e la capacità di essere in grado di inserirsi in un ambito di ricerca di chimica bioinorganica.

Capacità di comunicare: il corso porta all’acquisizione di linguaggio tecnico-specialistico che permette allo studente di dialogare con specialisti sia in ambito chimico sia in ambito biologico-molecolare, utilizzando un linguaggio formale corretto.

Prerequisiti

Sono consigliabili conoscenze di base di chimica di coordinazione e di
biochimica

Contenuti dell'insegnamento

Nascita e sviluppo della Chimica Bioinorganica- Modelli termodinamici e
cinetici della chimica di coordinazione usati in bioinorganica - Metodi fisici
- Cristallografia di proteine: preparazione dei cristalli, analisi preliminare,
reticolo reciproco, raccolta dati, risoluzione problema della fase,
affinamento e struttura - Protein data bank - Ruoli delle metalloproteine
nelle cellule: Scelta, assunzione e assemblamento di unità contenenti
metalli in biologia – Controllo e utilizzo della concentrazione di ioni
metallici nelle cellule – Influenza dei metalli sul folding ed il cross-linking
nelle biomolecole – Interazioni fra ioni metallici e complessi nei centri
attivi di biomolecole – Proteine adibite al trasporto di elettroni -
Meccanismi non ossidoriduttivi di attivazione e di interazione coi substrati
- Chimica del trasferimento di atomi e di gruppi atomici - Modulazione
delle proprietà dei metalli da parte delle proteine per ottenere funzioni
specifiche - Analisi delle metalloproteine classificate secondo il metallo
che contengono: Ferro, Rame, Molibdeno, Cobalto, Zinco, altri metalli.

Programma esteso

Nascita e sviluppo della Chimica Bioinorganica

Concetti e modelli termodinamici e cinetici della chimica di coordinazione usati in chimica bioinorganica

Cristallografia di proteine: preparazione dei cristalli, analisi preliminare, reticolo reciproco, raccolta dati, risoluzione problema della fase, affinamento e struttura - Protein data bank

Ruoli delle metalloproteine nelle cellule: Scelta, assunzione e assemblamento di unità contenenti metalli in biologia

Controllo e utilizzo della concentrazione di ioni metallici nelle cellule

Influenza dei metalli sul folding ed il cross-linking nelle biomolecole

Interazioni fra ioni metallici e complessi nei centri attivi di biomolecole

Proteine adibite al trasporto di elettroni -

Meccanismi non ossidoriduttivi di attivazione e di interazione coi substrati

Chimica del trasferimento di atomi e di gruppi atomici
Metalli in medicina

Bibliografia

D. Rehder. 2014. Bioinorganic Chemistry, Oxford University Press, Oxford, UK
H. B. Gray, E. I. Stiefel, J. S. Valentine, I. Bertini. Biological Inorganic
Chemistry: Structure and Reactivity . University Science Book. Mill Valley,
California
S J Lippard, J M Berg. 1994. Principles of Bioinorganic Chemistry.
University Science Books Mill Valley, California
R. M. Roat-Malone. 2002. Bioinorganic Chemistry: A Short Course. John
Wiley & Sons, New Jersey, USA.
W Kaim, B Schwederski. 1995. Bioinorganic Chemistry. John Wiley &
Sons, New York
D.E. McRee. 1999. Practical Protein Crystallography. Academic Press. San
Diego

Metodi didattici

Il corso e' frontale e supportato da diapositive (Power Point). In una parte
del corso verrà insegnato l'uso del programma RasTop per la
visualizzazione delle proteine.

Modalità verifica apprendimento

L’esame consiste di una parte orale ed una scritta:

La parte orale consiste in una breve presentazione di un articolo di interesse bioinorganico fornito dal docente. Gli altri studenti vengono stimolati a porre domande alla fine della presentazione. Questo incide per 2 punti un sul punteggio finale.
La parte scritta consiste in cinque domande: una riguardante i concetti della chimica di coordinazione applicati ai sistemi biologici (6 punti), una seconda riguardante la biocristallografia (4 punti) e le ultime tre riguardanti la parte più strettamente bioinorganica (6 punti ciascuna). Affinché l’esame sia superato tuttavia non basta accumulare 18 punti, ma lo studente dovrà ottenere almeno la metà dei punti associati a ciascuna domanda

Altre informazioni

I testi usati come base sono disponibili in biblioteca. Il software (Rastop 2.2) per la visualizzazione è gratuito, così come i file della Protein Data Bank, e si possono scaricare da rete.

Il materiale didattico usato a lezione (slides e filmati) è disponibile in rete.

Il docente riceve gli studenti per chiarimenti e discussioni, previo appuntamento