METODI PER LO STUDIO DI SISTEMI BIOINORGANICI
Anno accademico 2023/2024 - Docente: Graziella VECCHIORisultati di apprendimento attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Conoscenza delle tecniche per lo studio delle biomolecole e dei sistemi bioinorganici
Conoscenza e capacità di comprensione applicate:
Capacità di applicare le conoscenze acquisite per interpretare i dati sperimentali e proporre tecniche di caratterizzazione di biomolecole
Autonomia di giudizio:
Capacità di interpretazione critica dei dati ottenute mediante le tecniche discusse nel corso.
Abilità comunicative:
Acquisire proprietà di linguaggio nella descrizione dei principi e delle applicazioni delle tecniche apprese.
Capacità di apprendere:
Sviluppare le competenze necessarie mediante la partecipazione alle lezioni e lo studio dal materiale fornito e approfondire le conoscenze acquisite nell’ambito della caratterizzazione delle biomolecole.
Informazioni per studenti con disabilità e/o DSA
A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso corrisponde a 6 CFU di lezioni frontali svolte secondo le seguenti modalità:
Lezioni frontali di teoria e di esercitazioni sugli argomenti trattati con la partecipazione degli studenti.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
Prerequisiti richiesti
Chimica di base
Fisica di base
Chimica inorganica
Frequenza lezioni
In considerazione della didattica attiva che prevede la partecipazione degli studenti durante lo svolgimento delle lezioni, la costante frequenza delle lezioni è vivamente consigliata.
Contenuti del corso
Spettroscopia di dicroismo circolare. Teoria dell' attività ottica. Regole di selezione. Accoppiamento eccitonico. Accoppiamento statico e dinamico. Regola dell'ottante. Spettri CD di biomolecole.
Spettroscopie XAS. Principi. Applicazioni della spettroscopia EXAFS per lo studio di metallo proteine.
Le basi fisiche della spettroscopia NMR. Momento nucleare angolare e magnetico. Nuclei in un campo magnetico statico.
Principi di base dell’esperimento NMR. Le condizioni di risonanza. L’impulso. Il rilassamento. La trasformata di Fourier.
Chemical Shift. Influenza della densità di carica sul chemical shift. Corrente d’anello.
Costanti di Accoppiamento. Equivalenza, simmetria e chiralità (sistemi omotropici, enantiotopici e diastereotopici). Notazione per i sistemi di spin. Regole di molteplicità. Dipendenza della costante di accoppiamento dall’angolo di legame.
Esperimenti di doppia risonanza. Semplificazione dello spettro attraverso disaccoppiamento selettivo. Effetto NOE. Disaccoppiamento in 13C NMR.
Spettroscopia NMR 2D. Acquisizione dei dati. Rappresentazione grafica. Tecniche COSY. TOCSY, ETCOR, NOESY e ROESY. Cenni sul NMR 3D e 4D per lo studio di proteine.
Equilibri di scambio. Tecniche per lo studio dei processi di scambio.
MRI. Principi e agenti di contrasto utilizzati.
EPR. Principi e applicazioni
Testi di riferimento
The Basics of NMR by J.P. Hornak Hypertext based NMR course http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/nmr-main.htm
Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH
Alison Rodger, Bengt Nordén Circular Dichroism and Linear Dichroism Oxford University Press
Materiale fornito dal docente
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
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1 | Introduzione ai metodi per lo studio dei sistemi bioinorganici. | |
2 | Spettroscopia di dicroismo circolare. Teoria dell' attività ottica. Regole di selezione. Accoppiamento eccitonico. Accoppiamento statico e dinamico. Regola dell'ottante. Spettri CD di biomolecole. | |
3 | Le basi fisiche della spettroscopia NMR. Momento nucleare angolare e magnetico. Nuclei in un campo magnetico statico. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
4 | Principi di base dell’esperimento NMR. Le condizioni di risonanza. L’impulso. Il rilassamento. La trasformata di Fourier. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
5 | Chemical Shift. Influenza della densità di carica sul chemical shift. Corrente d’anello. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
6 | Costanti di Accoppiamento. Equivalenza, simmetria e chiralità (sistemi omotropici, enantiotopici e diastereotopici). Notazione per i sistemi di spin. Regole di molteplicità. Dipendenza della costante di accoppiamento dall’angolo di legame. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
7 | Esperimenti di doppia risonanza. Semplificazione dello spettro attraverso disaccoppiamento selettivo. Effetto NOE. Disaccoppiamento in 13C NMR. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
8 | Spettroscopia NMR 2D. Acquisizione dei dati. Rappresentazione grafica. Tecniche COSY. TOCSY, ETCOR, NOESY e ROESY. Cenni sul NMR 3D e 4D per lo studio di proteine. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
9 | Equilibri di scambio. Tecniche per lo studio dei processi di scambio. | Horst Friebolin Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy Wiley.VCH |
10 | Studio di sistemi contenenti ioni metallici. | Materiale fornito allo studente |
11 | MRI. Principi e agenti di contrasto utilizzati. | Materiale fornito allo studente |
12 | Spettroscopie XAS. Principi. Applicazioni della spettroscopia EXAFS per lo studio di metallo proteine. | Materiale fornito allo studente |
13 | Le basi fisiche della spettroscopia EPR. Sistemi con spin elettronico in un campo magnetico. | Materiale fornito allo studente |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'apprendimento verrà verificato durante il corso mediante esercitazioni in aula e mediante un esame finale.
L'esame finale consiste in una prova scritta ed una prova orale.
La prova scritta è costituita da esercizi applicativi per lo più a risposta aperta.
Dopo il superamento della prova scritta (con un voto almeno di 18/30) si potrà sostenere la prova orale, che si basa su chiarimenti dello scritto e su altre domande di verifica.
La votazione finale tiene conto dei voti attribuiti a tutte le prove.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Le domande d'esame riguarderanno la descrizione delle tecniche descritte nel corso con le applicazioni allo studio dei sistemi biologici.
Numerosi esempi saranno discussi con il docente e disponibili su studium