Chimica Bio-organica

Anno accademico 2014/2015

Obiettivi formativi del corso

Acquisizione dei principi dei metodi strumentali di caratterizzazione e studi delle proprietà strutturali  dei componenti biologici.

Acquisizione di conoscenze sulla descrizione molecolare della struttura, delle proprietà e della reattività delle macromolecole biologiche: lipidi, ammino acidi, peptidi e proteine, carboidrati e acidi nucleici.

Conoscenza detytagliata delle metodologie di sintesi di molecole artificiali che mimino il comportamento delle molecole biologiche: ammino acidi, peptidi, carboidrati  e oligoncleotidi.

Analisi interattiva di applicazioni degli strumenti della Chimica bioorganica allo sviluppo di conoscenze e a lla realizzazione di nuove applicazioni in campio biomolecolare.

Risultati dell'apprendimento

Capacità di affrontare criticamente lo studio di letteratura scientifica anche in ambito di ricerca. Capacità di applicare le conoscenze della Chimica Organica di base e delle tecniche strumentali per risolvere problemi a tematiche di interesse biologico in contesti interdisciplinari legati alla Biologia Molecolare.

Capacità di integrare le conoscenze e gestire la complessità, nonché di formulare giudizi suargomenti di ambito biologico-molecolare.

Capacità di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le conoscenze acquisite a interlocutori specialisti e non specialisti; sviluppo delle capacità di apprendimento che consentano di continuare lo studio dell'ambito molecolare e gli aspetti molecolari della biologia anche autonomamente.

Conoscenza dettagliata delle proprietà delle principali classi di biomolecole, del loro comportamento chimico, dei metodi di determinazione della struttura, della purificazione e possibili modifiche di tipo sintetico. Capacità di comprendere i principi teorici e i dettagli sperimentali di studi scientifici su lipidi, carboidrati, oligo- e polipeptidi , acidi nucleici e loro analoghi.

Attività di supporto

Esercitazioni scritte

Programma

Metodi in Chimica Bioorganica
Introduzione ai metodi strumentali utilizzabili nello studio delle biomolecole. Metodi spettroscopici, cromatografici, spettrometria di massa; cenni sui metodi diffrattometrici e di risonanza magnetica
n u c l e a r e.

Chimica Organica delle Biomolecole
- Lipidi. Classificazione dei lipidi. Trigliceridi e loro proprietà chimiche. Autoossidazione e fotoossidazione degli acidi grassi. Fosfolipidi e glicolipidi. Micelle e liposomi. Principali classi di lipidi non saponificabili.

- Peptidi. Nomenclatura. Isomeria cis-trans del legame peptidico. Acidità e basicità nei peptidi, calcolo del punto isoelettrico. Idrolisi in ambiente acido e in ambiente basico. Esempi di peptidi aventi attività biologica.
Sintesi chimica dei peptidi: gruppi protettori e gruppi attivanti, metodi in soluzione, metodi in fase eterogenea, strategie Boc e Fmoc. Peptidi coniugati, peptidi ciclici, peptido-mimetici. Chimica combinatoriale
applicata a librerie di peptidi. Analisi dei peptidi.

- Carboidrati. I carboidrati come fonte di informazione nelle interazioni intercellulare e intermolecolare: esempi di oligo-, polisaccaridi e glicoconiugati e della loro funzione biologica. Struttura, nomenclatura, proprietà chimico-fisiche e reattività dei carboidrati. Formazione del legame glicosidico. Oligo- e polisaccaridi.
Concetto di glicosildonatore, glicosilaccettore e gruppi protettori. Attivazione della posizione anomerica. Modifica chimica di monosaccaridi e sintesi chimica di oligosaccaridi. Interconversione e biosintesi di monosaccaridi nel metabolismo primario e s e c o n d a r i o. Degradazione di polisaccaridi. Gli enzimi depolimerizzanti: glicosidasi, transglicosidasi, fosforilasi, liasi. Meccanismi di depolimerizzazione. Natura delle interazioni tra substrato glicosidico e sito enzimatico. Utilizzo di glicosidasi per la sintesi del legame glicosidico. Approccio termodinamico e cinetico. Regio- e stereoselettività. Substrati non na t u r a l i .
Effetti di mutazioni puntiformi nelle glicosidasi e utilizzo di glicosidasi ingegnerizzate (glicosintasi) con substrati non naturali. Biosintesi e interconversione di glicosil-nucleosidi-(di)fosfato. Biosintesi del legame glicosidico: le glicosiltransferasi. Glicosiltransferasi ripetitive e non-ripetitive, dolicoldifosfato-dipendenti e glicosilnucleotidedipendenti. Regio- e stereoselettività. Utilizzo delle glicosiltransferasi e loro combinazione con altri enzimi per la sintesi chemoenzimatica di oligosaccaridi, glicoconiugati e loro mimetici. Dalla sintesi in vitro alla sintesi in vivo. Modifiche post-sintetiche di oligo- e polisaccaridi. Le sulfotransferasi in azione. Proteine-recettore di carboidrati prive di attività enzimatica: le lectine. Natura delle interazioni tra substrato glicosidico e recettore. Il concetto della multivalenza e dell’effetto cluster glicosidico. Leganti sintetici multivalenti per l’inibizione di lectine.

- Nucleosidi e nucleotidi. Eterocicli purinici e pirimidinici. Basi del DNA. Caratteristiche acido-base, forme tautomeriche, e reattività. Nucleosidi: struttura e proprietà biologiche. Esteri fosforici, pirofosfati e trifosfati.
Nucleotidi. Acidi nucleici. Struttura dei polinucleotidi. Stabilità chimica e reazioni principali di DNA e RNA: idrolisi, ossidazione e alchilazione. Sequenziamento chimico del DNA e suo ambito di utilizzo.
Sintesi chimica del DNA, gruppi protettori, metodo del fosforammidito, dell'H-fosfonato. Sintesi chimica dell'RNA. Analoghi di oligonucleotidi.

Testi consigliati e bibliografia

W.H. Brown, C.S.Foote, B.L.Iverson E.V. Anslyn. Chimica Organica. IV Edizione

EdiSES (2009).Capitoli 13,14, 17, 18, 23, 25, 26, 27, 28.

K. P. Vollhardt, N.E. Schore: Chimica Organica. terza edizione Zanichelli Editore,

2005. Capitoli 19,20,21,24,25,26

P.Y. Bruice Chimica Organica. Edises, 2005. Capitoli  13, 14, 17, 21, 22, 23, 26, 27.

J. McMurry :Chimica Organica. 7 Edizione. Piccin 2008. Capitoli 12, 13, 20, 21, 24, 25, 26, 27,

28.

Dispense del corso fornite dal docente.

Testi di Approfondimento:

V. Santagada, G. Caliendo: Peptidi e Peptidomimetici. PICCIN Editore, 2003.

S. M: Hecht. Bioorganic Chemistry: Nucleic Acids. Oxford University Press

S. M: Hecht. Bioorganic Chemistry: Peptides and Proteins. Oxford University Press

S. M: Hecht. Bioorganic Chemistry: Carboydrates. Oxford University Press

Orario lezioni

Appelli

	Data	Ore	Esame
	26/02/2016	09:00	Orale
	22/02/2016	14:30	Scritto
	08/02/2016	09:00	Orale
	04/02/2016	14:30	Scritto
	28/09/2015	09:00	Orale
	21/09/2015	14:30	Scritto
	11/09/2015	09:00	Orale
	07/09/2015	14:30	Scritto
	17/07/2015	09:00	Orale
	13/07/2015	14:30	Scritto