Corso di Laurea in Biotecnologie

Strutturistica Chimica e Chimica Bioinorganica

Anno accademico 2007/2008

Sommario insegnamento

• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici

Programma

STRUTTURISTICA CHIMICA E CHIMICA BIOINORGANICA:  APPLICAZIONE DELLE SPETTROSCOPIE DI RISONANZA MAGNETICA ALLA CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE DI BIOMOLECOLE

Insegnamento: Risonanza Magnetica di Spin Nucleare  (Giuseppe Digilio -  32 h lezione frontale + 8 h esercitazioni )

Programma

1.Principi di Risonanza Magnetica Nucleare: momento angolare di spin, momento magnetico, magnetizzazione macroscopica, livelli energetici.

2.Osservazione dello spettro NMR: trasformata di Fourier; tecnica NMR ad impulsi; rappresentazione vettoriale degli esperimenti FT-NMR.

3.Parametri NMR: spostamento chimico, costanti di accoppiamento, larghezza di riga, area del segnale NMR.

4.Il rilassamento nucleare: tempi di rilassamento longitudinale (T1) e trasversale (T2), meccanismi di rilassamento.

5.L’ effetto Overhauser nucleare (nOe).

6.Spettroscopia 13C-NMR

7.Spettroscopia NMR multidimensionale: principi, interpretazione degli spettri 2D-NMR omonucleari (COSY, TOCSY, NOESY, J-resolved) ed eteronucleari (HETCOR, COLOC, HSQC, HMQC, HMBC)

8. Richiami di biochimica: la struttura delle proteine.

9.Spettroscopia NMR biomolecolare (metodi NMR per la determinazione della struttura di proteine): spettroscopia 1D e 2D di proteine e peptidi, interpretazione degli spettri NMR; l’assegnazione sequenza specifica; raccolta dei vincoli geometrici; calcolo della struttura tridimensionale.

Esercitazioni: interpretazione di spettri 1H-NMR; interpretazione di spettri 13C-NMR; interpretazione di spettri 2D-NMR omonucleari ed eteronucleari.  

Insegnamento: Risonanza Magnetica di Spin Elettronico  (Elena Ghibaudi -  16 h lezione frontale + 4 h esercitazioni )

Programma

1.  Principi di risonanza magnetica elettronica: momento magnetico orbitale e momento magnetico di spin dell’elettrone; interazione del momento magnetico con il campo magnetico applicato; l’esperimento ESR e la legge di Boltzmann

2.  Strumentazione ESR

3.  L’interazione nucleare iperfine e superiperfine

4.  Isotropia ed anisotropia (il fattore g)

5.  Spettri ESR di radicali p e regole pratiche per la loro interpretazione

6.  Sonde strutturali paramagnetiche: gli spin-label. Proprietà, reattività,  applicazioni in campo biologico

7.  Stabilizzazione di specie radicaliche per via chimica: gli spin-trap

8.  Spettri ESR di specie metalliche paramagnetiche presenti nei sistemi biologici: l’accoppiamento spin-orbita, lo Zero Field Splitting (ZFS)

9.  Descrizione di siti metallici paramagnetici in biomolecole e loro caratterizzazione mediante spettroscopia ESR (chimica bioinorganica)

Esercitazioni: utilizzo dello spettrometro ESR per la registrazione di spettri di radicali organici e loro interpretazione

- J. Weil, J. Bolton, J. Wertz “Electron Paramagnetic Resonance”, Wiley, 1994

- H. Friebolin “Basic one- and two-dimensional NMR spectroscopy”, VCH, 1993

- K. Wüthrich “NMR of proteins and nucleic acids” J. Wiley, 1986

- T.D.W. Claridge “High-resolution NMR techniques in Organic Chemistry”, Pergamon 1999 (Elsevier Science)

Note

Modalità d’esame: scritto, con domande ed esercizi sulla interpretazione di spettri NMR ed ESR

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