Biodiversita' e gestione degli ecosistemi | Chimica bioorganica

Chimica bioorganica

TitolareProf.ssa Gasperi Tecla
Anno accademico 2018 - 2019
Periodo didattico II Semestre
C.F.U. 6
Codice ateneo
Settore Scientifico Disciplinare CHIM/06
Fruibile nei seguenti corsi di laurea Biodiversita' e gestione degli ecosistemi
Biologia per la ricerca molecolare, cellulare e fisiopatologica

Obiettivi formativi del corso

IL CORSO SI PROPONE DI EVIDENZIARE LE REAZIONI COMUNI ALLA CHIMICA ORGANICA E ALLA CHIMICA DEI SISTEMI BIOLOGICI. INFATTI, SE DA UN LATO LE TRASFORMAZIONI DEI GRUPPI FUNZIONALI SIANO FORMALMENTE LE STESSE, I MECCANISMI DI REAZIONE DIFFERISCONO IN FUNZIONE DELLE CONDIZIONI SPERIMENTALI PROPRIE DELLA CHIMICA DI SINTESI O DELLA CHIMICA DEI SISTEMI BIOLOGICI. IN QUESTO CONTESTO, IL RUOLO DEGLI ENZIMI NELLE TRASFORMAZIONI BIOLOGICHE SARÀ MESSO A CONFRONTO CON IL RUOLO SVOLTO, NELLE CORRISPONDENTI REAZIONI DI LABORATORIO, DA TEMPERATURA, PRESSIONE, PH, PRESENZA DI CATALIZZATORI E TIPO DI SOLVENTE. A TALE SCOPO, SARANNO ESAMINATE ALCUNE DELLE PIÙ NOTE REAZIONI DELLA CHIMICA ORGANICA DI BASE EVIDENZIANDO, CASO PER CASO, LE SOMIGLIANZE E LE DIFFERENZE CON LE ANALOGHE TRASFORMAZIONI PRESENTI NEI SISTEMI BIOLOGICI.

Programma del corso

Parte Teorica 

Introduzione alla Chimica Bio-organica (brevissima panoramica dei gruppi funzionali più comuni in chimica biologica e loro caratteristiche principali).

Meccanismi della chimica organica applicati alle reazioni dei sistemi biologici:

  • Reazioni di addizione elettrofila:

        epossidazione regioselettiva degli alcheni; la squalene epossidasi nella trasformazione dello squalene in lanosterolo.

  • Reazioni di sostituzione nucleofila: 

        le alchilazioni mediante Sostituzione Nucleofila Bimolecolare (SN2) e il ruolo della S-adenosil metionina (SAM) nelle metiltransferasi;

        la chimica dei carbocationi nelle Sostituzioni Nucleofile Monomolecolari (SN1) e il meccanismo della IPP isomerasi. 

  • Reazioni di eliminazione:

        le reazioni di β-eliminazione e l’azione dell’enolasi per la formazione del fosfoenolpiruvato (PEP).

  • Reazioni di addizione nucleofila al carbonile: formazione di immine ed enammine; il ruolo delle basi di Schiff  nel meccanismo degli enzimi PLP-dipendenti;

la chimica degli acetali e la saccarosio sintasi;

le addizioni di Michael e l’azione dell’istidina ammoniaca liasi.

  • Isomerizzazione ed epimerizzazione:la tautomeria cheto-enolica e il meccanismo delle ribulosio 5-fosfato isomerasi ed epimerasi;

inversione e ritenzione della configurazione di un centro stereogenico e il meccanismo delle glicosidasi.

  • Condensazione carbonilica:la condensazione aldolica e le aldolasi di tipo I e II;

la condensazione di Claisen e l’acetil sintasi nella sintesi degli acidi grassi.

  • Sostituzione nucleofila acilica:

l’idrolisi degli esteri e il meccanismo d’azione della lipasi pancreatica umana;

le reazioni di esterificazione e la sintesi dei triacilgliceroli ad opera dell’acil-CoA sintetasi e dell’aciltrasferasi; 

la formazione del legame ammidico; il confronto tra l’asparagina e la glutammina sintetasi;

l’idrolisi delle ammidi e il meccanismo della chimotripsina.

  • Ossidazioni e riduzioni:

gli idruri metallici e la riduzione del carbonile chetonico dell’acetoacetil ACP ad opera della β-cheto tiestere riduttasi;

l’ossidazone di Baeyer-Villinger e la idrossiacetofenone monoossigenasi;

le ozonolisi e il meccanismo di azione delle diossigenasi.

  • Carbossilazione:

la chimica dei reattivi di Grignard in presenza di CO2; il meccanismo di azione della piruvato carbossilasi e della ribulosio bifosfato carbossilasi (Rubisco);

la decarbossilazione nelle sintesi malonica e acetacetica; la partecipazione della tiamina difosfato (TPP) nell’azione dell’1-deossi-D-xilulosio-5-fosfato sintasi.

  • Casi Particolari: 

        il complesso della piruvato deidrogenasi, il meccanismo della chinurenina e la degradazione del triptofano; le anomalie della degradazione dell’istidina.

 

Parte Pratica 

Il corso prevede inoltre delle esercitazioni di laboratorio durante le quali saranno messe a confronto alcune trasformazioni condotte in presenza di enzimi con le analoghe reazioni eseguite con i classici reagenti chimici.

Testi di riferimento

John McMurry, TadhgBegley in “Chimica Bio-Organica”, Zanichelli Ed. spa

T.W. Graham Solomons; Craig B. Fryhle in “Organic Chemistry”, 10th Edition, Wiley.

John McMurry in “Chimica Organica”, Piccin-Nuova Libreria

Appunti del Docente

Unità Didattiche

MODULO 1
Docente Tipo Attività Durata (h) Tipo Attività Formativa SSD CFU
Prof.ssa Gasperi Tecla LEZIONE 48 AFFINE/INTEGRATIVA CHIM/06 6.0

Allegati

Titolo Destrizione
PROGRAMMA ESTESO