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a Ciclo Unico
Scuola di Scienze
CHIMICA
Insegnamento
CHIMICA BIOINORGANICA
SC03101151, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2017/18

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
CHIMICA
SC1169, ordinamento 2015/16, A.A. 2017/18
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese BIOINORGANIC CHEMISTRY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Scienze Chimiche
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile DOLORES FREGONA CHIM/03

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Discipline chimiche inorganiche e chimico-fisiche CHIM/03 6.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
LEZIONE 6.0 48 102.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 26/02/2018
Fine attività didattiche 01/06/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
5 a.a. 2016/17 27/01/2014 30/11/2017 FREGONA DOLORES (Presidente)
DI NOTO VITO (Membro Effettivo)

Syllabus
Prerequisiti: Sono fondamentali buone conoscenze di chimica inorganica.
Conoscenze e abilita' da acquisire: Il corso di chimica bioinorganica si inserisce nell’interfaccia fra la chimica inorganica e la biologia ed ha lo scopo di far conoscere agli studenti della laurea magistrale i principi di chimica di coordinazione impiegati nella ricerca in campo bioinorganico, nonchè la funzione esercitata dagli elementi inorganici classici nella chimica degli esseri viventi, con particolare riguardo sia alla loro chimica in soluzione acquosa e all’importanza delle interazioni non-covalenti in biologia, sia alla struttura molecolare e alla funzione dei complessi metallici con biomolecole. Il corso si articola in tre parti: a) Principi di chimica di coordinazione. b)Studio del ruolo degli elementi inorganici essenziali per le funzioni biologiche. c) La radioattività: nuclidi instabili ed emissioni radioattive, applicazioni in diagnostica e terapia medica.
Modalita' di esame: La verifica dell'apprendimento avverrà durante gli appelli ufficiali alle date pubblicate e consisterà in un esame orale.
Criteri di valutazione: La valutazione della preparazione dello studente avverrà in base alla verifica dell'apprendimento critico degli argomenti svolti ed in base alle capacità di approfondimento personale.
Contenuti: a)Principi di chimica di coordinazione correlati alla chimica bioinorganic. Aspetti termodinamici e cinetici (Teoria HSAB; effetto chelante e serie di Irving-Williams; velocità di scambio dei leganti; reazioni di sostituzione e di trasferimento elettronico; strutture geometriche degli ioni metallici nei sistemi viventi e numero e geometria di coordinazione, costanti parziali e globali, tipi di leganti, effetto chelante, cenni alla teoria del campo cristallino (Complessi ottaedrici. Teoria del campo dei leganti. LFSE. Complessi a campo forte e debole. Fattori che influenzano il valore di delta. Serie spettrochimica). Energie di idratazione degli ioni metallici lungo la prima serie di transizione. Cinetica: velocità di reazione; complessi a sfera interna e sfera esterna, reazioni di sostituzione in complessi ottaedrici; meccanismi di Ia e Id, A, D. Reazioni di trasferimento elettronico. Termodinamica ed equilibrio: energia libera, energia di attivazione. Catalisi, catalizzatori biologici. b) Fondamenti di biochimica: proprietà delle molecole biologiche amminoacidi, proteine e loro struttura, acidi nucleici. Gruppi donatori per il legame con il metallo.
c)I metalli nei sistemi biologici.Regolazione dei gradienti di concentrazione degli ioni metallici nella cellula. Influenza del metallo nel folding e nel cross-linking delle biomolecole. Esempi di funzioni strutturali e catalitiche del metallo inserito in una proteina. Cofattori speciali e clusters metallici. Metalloenzimi: cofattori, coenzimi e gruppi prostetici. Trasporto degli ioni metallici. Problemi generali di trasporto trans membrana per ioni alcalini e alcalino terrosi e per elementi di transizione. Trasporto passivo: Ionofori e canali ionici (gramicidina, KcsA). Trasporto attivo: pompe ioniche, pompa ionica sodio/potassio, pompa calcio ATPasi. Caratteristiche del ferro(stabilità e solubilità del Fe(II,III); siderofori: idrossamati e catecolati. Transferrina; sito attivo, meccanismo di trasporto, endocitosi. Ferritina e meccanismo di immagazzinamento del ferro. Proteine di trasporto di ossigeno, tipi di legami dell’O2, emoglobina, mioglobina (uptake dell’ossigeno, cambi conformazionali, effetto Bohr), emeretrina ed emocianina. Lo zinco negli esseri viventi: ruolo nei processi enzimatici e nei processi di riconoscimento molecolare (proteine “zinc finger”). Enzimi idrolasi, carbossipeptidasi, fosfatasi alcalina, fosfatasi acida porpurea umana e delle piante. Ciclo di krebs, glicolisi, aconitase, anidrasi carbonica. Ruolo del ferro nei processi enzimatici di trasferimento elettronico. Proteine ed enzimi redox, centri redox più comuni: cluster ferro-zolfo, flavine, centri eme. Proteine Blu-copper. Catena respiratoria mitocondriale: funzionamento, complessi della catena: NAD-deidrogenasi, succinato deidrogenasi, chinone /chinolo, citocromo c, citocromo c reduttasi, citocromo c ossidasi, ATP sintetasi.
d)Radioattività: nuclidi radioattivi, carta della stabilità, tipi di emissioni radioattive, numeri magici, cinetica dei decadimenti, famiglie radioattive naturali, applicazione isotopi radiattivi (applicazioni chimiche, analitiche, ciclo del C-14, applicazioni mediche (iodio, tecnezio). Molecole antitumorali, cause del cancro, meccanismi di proliferazione, chemioterapia con piccole molecole ed anticorpi monoclonali, tipi di target cellulari, scoperta e caratteristiche del cisplatino, altri metalli usati in medicina (ferro, mercurio oro, litio, bismuto, gallio, arsenico). Agenti di contrasto per NMR (complessi di gadolinio)
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Le lezioni frontali saranno tenute con l'ausilio di diapositive.
Gli studenti sono invitati ad essere presenti durante le lezioni e a prendere appunti in quanto i testi esistenti sono molto ampi a dispersivi e dovrebbero servire solo come eventuale approfondimento degli argomenti trattati in aula.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Le diapositive delle lezioni saranno messe a disposizione degli studenti.
Testi di riferimento:
  • J.A. Cowan, Inorganic Biochemistry, an introduction.. --: Wiley-VCH,, --. Cerca nel catalogo
  • M. R. Roat-Malone, Bioinorganic chemistry: a short course.. --: Wiley Interscience, --. Cerca nel catalogo
  • I. Bertini, H. B. Gray, E. I Stiefel, J. S. Valentine, Biological Inorganic Chemistry, structure and Reactivity.. Sausalito,California.: University Science Books, --. Cerca nel catalogo
  • S. J. Lippard, J. M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry. Mill Valley, California: Ed.University Science Books, --. Cerca nel catalogo