CHIMICA BIOORGANICA
cod. 13555

Anno accademico 2007/08
1° anno di corso - Secondo semestre
Docente
Settore scientifico disciplinare
Chimica organica (CHIM/06)
Field
Interdisciplinarita e applicazioni
Tipologia attività formativa
Affine/Integrativa
32 ore
di attività frontali
4 crediti
sede:
insegnamento
in - - -

Obiettivi formativi

Il corso intende perfezionare la conoscenza degli aspetti di base e fornire alcuni dettagli specialistici sulla chimica organica applicata alle principali molecole di interesse biologico.<br />

Prerequisiti

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Contenuti dell'insegnamento

Introduzione. Richiamo alle principali proprietà dei gruppi funzionali delle molecole organiche, in particolare aldeidi, chetoni, ammine, acidi carbossilici e derivati. Estensione dei concetti a derivati di interesse biologico. <br />
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.<br />
Amminoacidi. Acidità e basicità, stati ionici punto isoelettrico. Solubilità e polarità. Proprietà spettroscopiche. Chiralità, rotazione ottica, reazioni di racemizzazione.Reattività del gruppo carbossilico: esterificazione. Reattività del gruppo amminico: sostituzione nucleofila acilica, formazione di ammidi e carbammati. Metodi di separazione e di analisi. Sintesi chimiche degli amminoacidi. Teorie sull’origine prebiotica degli amminoacidi.<br />
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: determinazione della composizione amminoacidica, sequenziamento tramite degradazione di Edman, degradazione al C-terminale, idrolisi parziale e sequenziamento, identificazione mediante spettrometria di massa. <br />
Proteine. Interazioni non covalenti e loro energia: legami ad idrogeno, interazioni ioniche, interazioni idrofobiche, ponti disolfuro. contributi entropici ed enatalpici, meccanismo generale di folding. Denaturazione delle proteine: effetto di temperatura, pH, forza ionica, detergenti, molecole organiche. Reazioni sulle catene laterali proteiche: reazioni dei gruppi tiolici, dei gruppi carbossilici e dei gruppi amminici e loro applicazioni. Sintesi chimica di proteine: native chemical ligation. <br />
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.<br />
Oligo- e Polisaccaridi. Nomenclatura e reattività. Esempi di disaccaridi rilevanti dal punto di vista biologico. Strutture con esempi di determinazione tramite metodi chimici. Oligosaccaridi come “antenne” cellulari. Polisaccaridi: esempi di strutture (alginati, agar, carragenani ecc.). Polisaccaridi nelle pareti batteriche: peptidoglicano, LPS, lipide A. Polisaccaridi sintetici. Ciclodestrine: struttura ed esempi applicativi. Reattività dei polisaccaridi più comuni.<br />
Nucleosidi e nucleotidi. Eterocicli purinici e pirimidinici. Basi del DNA . Caratteristiche acido-base, forme tautomeriche, e reattività. Nucleosidi: struttura e proprietà biologiche. Farmaci nucleosidici. Derivati del fosforo e loro reattività. Esteri fosforici, pirofosfati e trifosfati. Fosforilazione di composti biologicamente attivi. Idrolisi di composti del fosforo: aspetti termodinamici e cinetici. Nucleotidi. <br />
Acidi nucleici. Struttura dei polinucleotidi. Legami ad idrogeno di Watson-Crick tra nucleobasi: pattern donatore-accettore, siti donatori ed accettori nel solco maggiore e nel solco minore, relazione tra la coppia G-C e la coppia A-T. Stabilità termica delle doppie eliche e fattori che la influenzano: legami ad idrogeno, effetto idrofobico, stacking, repulsione elettrostatica.<br />
Sintesi chimica del DNA, gruppi protettori, metodo del fosfitotriestere, del fosforammidito, dell'H-fosfonato. Sintesi chimica dell'RNA. Stabilità chimica di DNA e RNA all’idrolisi. Metodi di determinazione della sequenza primaria di DNA: metodo di Maxam e Gilbert e confronto con il metodo di Saenger. Pyrosequencing e approcci avanzati al sequenziamento. Reattività del DNA: agenti alchilanti, intercalanti, di cross-linking, reazioni dovute ad ossidazione e a radiazione luminosa, leganti del solco minore. Oligonucleotidi antigene ed antisenso, oligonucleotidi modificati. Il DNA come "mattone" per le nanotecnologie. Acidi peptido nucleici (PNA): proprietà ed applicazioni.<br />
Approccio molecolare al problema dell'origine della vita. RNA world e proprietà inusuali dell'RNA. Sintesi prebiotiche delle basi azotate e degli zuccheri. Scheletri alternativi per le basi azotate: zuccheri tetrosi, PNA. Modelli semplici di sistemi prebiotici: molecole e sistemi autoreplicanti. Origine dell'omochiralità: dalle forze fondamentali alle teorie di amplificazione.

Programma esteso

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Bibliografia

Bibliografia consigliata: .P.Y. Bruice “Chimica Organica” EdiSES (2005)Brown, Foote, Iveson “Chimica Organica” III Edizione EdiSES (2006)• K. Peter, C. Vollhardt, N.E. Schore “Chimica Organica” 3 Edizione. Zanichelli (2005). J. McMurry “Chimica Organica” 6 Edizione. Piccin (2005).<br />
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Dispense del corso fornite dal docente<br />
Letteratura scientifica reperibile su riviste chimiche specializzate<br />
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Testi di Approfondimento:<br />
1) V. Santagada, G. Caliendo. ' Peptidi e Peptidomimetici' PICCIN (2003)<br />
2) S. M: Hecht 'Bioorganic Chemistry: Nucleic Acids' Oxford University Press (1996)<br />
3)S. M: Hecht 'Bioorganic Chemistry: Peptides and Proteins' Oxford University Press (1998).<br />
4)S. M: Hecht 'Bioorganic Chemistry: Carbohydrates' Oxford University Press.(1999)

Metodi didattici

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Modalità verifica apprendimento

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Altre informazioni

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