Obiettivi formativi
Capacità:
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 su argomenti 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 a studiare l'ambito molecolare e gli aspetti molecolari della biologia anche autonomamente
Competenze:
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.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
I Parte (2 crediti) 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 nucleare.
II Parte (3 crediti) Chimica Organica delle Biomolecole
Lipidi. Classificazione dei lipidi. Trigliceridi e loro proprietà chimiche. Autooosidazione 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. Monosaccaridi. Definizione chimica. Stereoisomeria. Conformazioni lineari e cicliche, configurazioni alfa e beta. Equilibri dei monosaccaridi in soluzione, mutarotazione. reazioni dei monosaccaridi: riduzione, ossidazione, riarrangiamento in ambiente basico, saggi di riconoscimento, reazioni con le ammine, reazioni con gli alcoli e formazione di glicosidi. Esempi di glicosidi biologicamente rilevanti e glicoproteine. Idrolisi dei glicosidi. Reazioni dei monosaccaridi. Oligo- e Polisaccaridi. Nomenclatura e reattività. Esempi di disaccaridi rilevanti dal punto di vista biologico. Polisaccaridi: esempi di strutture complesse.
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
III Parte (1 credito) applicazioni.
Analisi interattiva di lavori di letteratura in questo campo con alcuni esempi e
discussione dei metodi descritti. Esempi di protocolli strumentali per la purificazione e caratterizzazione di lipidi, peptidi, carboidrati e acidi nucleici in miscele complesse a in campioni biologici. Principali applicazioni delle metodologie di studio illustrate per la realizzazione di nuove applicazioni e per l’acquisizione di nuove conoscenze. Le classi di molecole della I parte e i metodi della II parte nelle applicazioni ‘omiche’
Programma esteso
http://scienzebiologiche.unipr.it/cgi-bin/campusnet/corsi.pl/Show?_id=01c1;sort=DEFAULT;search=%7bdocente%7d%20%3d%7e%20%2f%5cbrcorradini%5cb%2f;hits=1
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 2nd Edition. Edises, 2011. Capitoli 13, 14, 17, 21, 22, 23, 27, 28.
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
Metodi didattici
Lezioni frontali ed esercitazioni. Durante le lezioni frontali verranno affrontati i principi della chimica, dei metodi di sintesi e delle tecniche di purificazione e caratterizzazione delle principali calssi di molecole biologiche. Nella parte di esercitazioni verranno presentati esempi di casi reali, anche legati a dati di letteratura, e verrano discussi i relativi problemi di comprensione in maniera interattiva con gli studenti.
Modalità verifica apprendimento
Esame Scritto.
Le conoscenze richieste per il superamento dell'esame sono:
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 su argomenti di ambito biologico-molecolare.
Capacità di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità le conoscenze acquisite ; dimostrazione di aver acquisito le capacità che consentano di continuare a studiare l'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.
L'esame scritto consiste in 10 domande. Si intende superato se 6/10 domande sono svolte correttamente o, in alternativa, se almeno il 60% dei contenuti espressi complessivamente sono corretti e esaustivi.
L'esame scritto può essere integrato da una parte orale qualora lo studente ne faccia richiesta o nei casi n cui il docente ritenga di dover approfondire la valutazione di quanto espresso all'orale.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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