Presentazione

Organizzazione della Didattica

DM270
BIOTECNOLOGIE INDUSTRIALI ORD. 2014


8

Corsi comuni

 

Frontali Esercizi Laboratorio Studio Individuale
ORE: 56 0 16 98

Periodo

AnnoPeriodo
I anno2 semestre

Frequenza

Obbligatoria

Erogazione

Convenzionale

Lingua

Italiano

Calendario Attività Didattiche

InizioFine
27/02/201709/06/2017

Tipologia

TipologiaAmbitoSSDCFU
caratterizzanteDiscipline chimicheCHIM/054
caratterizzanteDiscipline chimicheCHIM/114


Responsabile Insegnamento

ResponsabileSSDStruttura
Prof. MAMMI STEFANOCHIM/04Dipartimento di Scienze Chimiche

Altri Docenti

DocenteCoperturaSSDStruttura
Prof. BATTISTUTTA ROBERTOIstituzionaleCHIM/11Dipartimento di Scienze Chimiche

Attività di Supporto alla Didattica

Non previste.

Bollettino

Nessuno

Il corso descrive le moderne metodologie per la determinazione della struttura atomica tridimensionale delle piccole molecole, organiche ed inorganiche, e delle macromolecole biologiche mediante diffrazione di raggi X su cristallo singolo. Oltre ai concetti base della diffrazione e della risoluzione della struttura molecolare, particolare rilievo verrà dato ai più recenti ed avanzati sviluppi delle tecniche cristallografiche, applicate principalmente allo studio delle macromolecole biologiche. Il corso sarà arricchito con esempi di determinazione di strutture di particolare interesse e con la presentazione ed analisi di articoli recenti su aspetti avanzati della cristallografia. NMR: Questa parte dell’insegnamento illustra i metodi sperimentali e le applicazioni pratiche della spettroscopia NMR per determinare la struttura in soluzione di peptidi e proteine. Saranno anche trattati i metodi di calcolo utili per l'interpretazione dei dati sperimentali. Durante il laboratorio sperimentale gli studenti utilizzeranno programmi per l'analisi di spettri bi- e tri-dimensionali.

NMR: Lezioni d'aula (3 CFU) e Esercitazioni di Laboratorio (1 CFU). Cristallografia: Lezioni d'aula.

NMR: 1. Richiami ai principi di base dell'NMR: chemical shift, accoppiamento scalare, accoppiamento dipolare, effetto nucleare Overhauser. Aspetti pratici: strumentazione, acquisizione e trattamento del FID. 2. Introduzione alla spettroscopia NMR bidimensionale. 3. Esperimenti 2D omonucleari: COSY, TOCSY, NOESY. 4. Utilizzo dei parametri NMR per la risoluzione della struttura di peptidi e proteine. Pattern caratteristici di particolari strutture secondarie. 5. Metodi di calcolo: distance geometry, molecular dynamics. 6. Spettroscopia di correlazione eteronucleare inversa. 7. Esperimenti 3D omonucleari ed eteronucleari. 8. Metodologie avanzate (cenni): interazioni proteina-proteina e proteina-piccola molecola. Lab NMR: 1. Assegnazione degli spettri 2D di un piccolo peptide. 2. Assegnazione dello spettro HSQC di una piccola proteina usando spettri 3D. 3. Identificazione del sito di legame fra due proteine mediante chemical shift mapping. Cristallografia di biomolecole: Panoramica della cristallografia di proteine: i cristalli, la diffrazione di raggi-X e la matematica della cristallografia. Cristallizzazione di proteine: proprietà, crescita e qualità dei cristalli; tecniche e strategie di cristallizzazione. Geometria dei cristalli: reticoli periodici e simmetrie in 3D; gruppi spaziali; il reticolo reciproco e le simmetrie nello spazio reciproco; assenze sistematiche. Le basi della diffrazione: diffusione e diffrazione di raggi-X; fattori di diffusione atomici; fattore di struttura e fattore B; principi geometrici della diffrazione, legge di Bragg, sfera di Ewald e coppie di Friedel; diffusione anomala e coppie di Bijvoet. Strumentazione e tecniche di raccolta dei dati di diffrazione: panoramica, elaborazione dei dati (“data reduction”). Dai dati di diffrazione alla densità elettronica: introduzione; somma e trasformata di Fourier, matematica della trasformata e diffrazione, significato delle equazioni di Fourier; il problema della fase; funzione di Patterson e mappe di Patterson. Metodi per l’ottenimento delle fasi: come si risolve il problema della fase; metodi basati sulla sottostruttura di atomi marcatori; sostituzione isomorfa (MIR, SIR), diffusione anomala (SAD, MAD), SIRAS, metodi diretti, sostituzione molecolare; miglioramento delle fasi, tecniche di “density modification”. Costruzione e affinamento del modello: principi e aspetti pratici. Validazione e analisi del modello: valutazione critica del modello molecolare, accuratezza e valutazione critica della sua qualità. Esempi di ottenimento della struttura di proteine attraverso la cristallografia di macromolecole. Guida alla lettura di un articolo di “cristallografia”.

Prova scritta e prova orale

Sarà valutata l'acquisizione delle conoscenze e delle abilità più sopra descritte.

J. Cavanagh, Protein NMR spectroscopy: principles and practice. Amsterdam: Elsevier, 2007 T. D. W. Claridge, High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry. Amsterdam: Pergamon Press, 1999 A. E. Derome, Modern NMR Techniques for Chemistry Research. Oxford: Pergamon Press, 1987 Bernhard Rupp, Biomolecular crystallography. : Garland Sciences, Gale Rhodes, Crystallography made crystal clear. : Academic Press,

http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr http://www.chem.queensu.ca/FACILITIES/NMR/nmr/webcourse Parte del materiale verrà fornito a lezione.