CHIMICA BIORGANICA

Il Corso si prefigge di completare le conoscenze di Chimica Organica allo scopo di fornire gli strumenti fondamentali per comprendere attraverso un approccio chimico le proprietà delle principali classi di biomolecole. A tale scopo verranno illustrate le principali strategie di sintesi di alfa-amino acidi e peptidi, il meccanismo d’azione delle principali classi di enzimi. Verranno inoltre illustrati i moderni approcci rivolti alla caratterizzazione strutturale delle proteine sia in sistemi semplici che in sistemi complessi.

Conoscenza delle reazioni che coinvolgono i composti organici; conoscenza delle principali classi di biomolecole

Obbligatoria con le deroghe stabilite dal regolamento didattico del CdS in Chimica Organica e Biorganica

Richiami sui principali meccanismi di reazione che coinvolgono le molecole biologiche: sostituzione nucleofila; eliminazione; addizione nucleofila al carbonile; sostituzione nucleofila acilica; reazioni redox.

Richiami sul concetto di chiralità; importanza della chiralità nel mondo biologico.

Amminoacidi: cosa sono; proprietà acido-base degli amminoacidi; punto isoelettrico; reattività degli amminoacidi; amminoacidi comuni e rari; amminoacidi essenziali e non essenziali; come si legano tra loro gli amminoacidi per formare i peptidi e le proteine; caratteristiche del legame peptidico.

Proteine: struttura primaria, secondaria e terziaria delle proteine. Le proteine con struttura quaternaria; conformazione e funzioni delle proteine; denaturazione delle proteine.

Sintesi di a-amminoacidi: amminazione di a-alogenoacidi; sintesi di Gabriel modificata; sintesi di Strecker; ammirazione riduttiva di a-chetoacidi; parallelismo con il processo di transaminazione nella biosintesi degli amminoacidi; risoluzione della miscela racemica di a-amminoacidi; (Approfondimento: le sintesi asimmetriche, la sintesi della L-DOPA e dell’aspartame).

Sintesi di peptidi: introduzione alla sintesi dei peptidi; gruppi protettori; protezione del gruppo amminico e del gruppo carbossilico; attivazione del gruppo carbossilico; Racemizzazione nella sintesi di peptidi; Sintesi di peptidi in soluzione; Sintesi di peptidi in fase solida: Sintesi di Merrifield.

Gli enzimi e il loro meccanismo d’azione: Cosa sono gli enzimi; come agiscono gli enzimi: il sito attivo; il modello chiave-serratura e il modello dell’adattamento indotto; cofattori e coenzimi; aspetti cinetici della catalisi enzimatica; teoria dello stato di transizione e l’equazione di Michaelis-Menten; fattori che influenzano l’attività di un enzima: Temperatura, pH e presenza di inibitori; gli enzimi regolatori e il metabolismo; Nomenclatura e Classificazione degli enzimi sulla base delle reazioni catalizzate. Esempi di azione enzimatica nelle trasformazioni biologiche (cenni).

Come studiare le proteine: Caratterizzazione della sequenza amminoacidica di una proteina mediante spettrometria di massa; dalle singole proteine ai sistemi proteici complessi: l’era della proteomica; cenni di elettroforesi mono- e bi-dimensionale; gli approcci top-down e bottom-up; approcci gel-based e approcci gel-free. De Novo Sequencing; ricerca nei database proteici mediante dati di spettrometria di massa: software Mascot e software PEAKS. Esempi e applicazioni pratiche.

Cenni di Bioinformatica: le banche dati biologiche; struttura delle banche dati; metodi di allineamento di sequenze biologiche; le Dot Matrix e le Matrici di Sostituzione; ricerca di similarità in banche dati mediante algoritmi euristici: FASTA e BLAST; allineamento multiplo di sequenze: Il software ClustalW.

Testi Consigliati:

Chimica e Propedeutica Biochimica – Bettelheim; Brown etc. – EDISES

Chimica Organica – W.H. Brown; C.S. Foote; EDISES

Computational Methods for Mass Spectrometry Proteomics – I. Eidhammer; K. Flikka; L. Martens; S.O. Mikalsen; WILEY

Proteomics in Practice: A Laboratory Manual of Proteome Analysis – R. Westermeier; T. Naven; WILEY

Appunti e Slides di Lezione

Prova Orale

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