Aspetti sintetici nella preparazione di biomolecole e biomolecole applicate allo studio di sistemi biologici

A.A. 2019/2020
Insegnamento per
8
Crediti massimi
64
Ore totali
SSD
BIO/10 CHIM/06
Lingua
Italiano
Obiettivi formativi
Il corso è finalizzato all'apprendimento da parte dello studente di conoscenze integrate di tipo chimico e biochimico delle principali classi di biomolecole naturali e di loro analoghi modificati per applicazioni in campo chimico e biotecnologico.
Nel Modulo 1 particolare attenzione verrà quindi dedicata alla chimica dei peptidi, degli acidi nucleici, dei carboidrati e dei loro analoghi modificati. Verranno introdotte le principali strategie di sintesi e di purificazione, nonché le metodologie di studio degli aspetti conformazionali utilizzando sia l'approccio computazionale sia tecniche spettroscopiche. Saranno presentate le tecniche per lo studio delle interazioni delle macromolecole con i rispettivi target biologici e delle macromolecole tra di loro, a dar luogo ad assemblati supramolecolari.
Il Modulo 2 fornirà una conoscenza dei principi che stanno alla base dell'utilizzo di biomolecole (principalmente biopolimeri, quali acidi nucleici e proteine, e lipidi) nello studio dei sistemi biologici e illustrerà metodi applicati alla predizione delle caratteristiche e delle proprietà delle biomolecole, al fine di comprendere le funzioni di queste nei complessi sistemi biologici e il loro impiego come strumenti in grado di modulare e caratterizzare i network in cui sono coinvolte. Inoltre, il seguente Modulo consentirà di acquisire nozioni relative allo sviluppo di alcune tecnologie che, utilizzando organismi viventi o loro componenti, permettono di ottenere prodotti naturali e modificati terapeuticamente utili.
Al termine del corso gli studenti dovrebbero essere in grado di comprendere in modo più approfondito ed adeguato la struttura e la funzione delle principali molecole biologiche e della loro capacità di coordinarsi tra loro nei sistemi biologici; applicare i principi della chimica sintetica alla preparazione di biomolecole; comprendere i concetti di base dell' assembly supramolecolare. Avranno inoltre acquisito una conoscenza base delle caratteristiche dei nanomateriali a base peptidica, delle applicazioni diagnostiche e terapeutiche degli oligonucleotidi e lipidi sintetici modificati.
Possiederanno la capacità di presentare le proprie conoscenze in modo chiaro e ordinato, con un linguaggio scientifico appropriato e con argomentazioni rigorose.

Struttura insegnamento e programma

Edizione attiva
Responsabile
Moduli o unità didattiche
Modulo: Aspetti sintetici nella preparazione di biomolecole
CHIM/06 - CHIMICA ORGANICA - CFU: 4
Lezioni: 32 ore

Modulo: Biomolecole applicate allo studio di sistemi biologici
BIO/10 - BIOCHIMICA - CFU: 4
Lezioni: 32 ore

Modulo: Aspetti sintetici nella preparazione di biomolecole
Programma
1. Peptidi e proteine

- caratteristiche generali degli aminoacidi e dei peptidi
- gruppi protettori nella sintesi peptidica; metodologie di protezione ortogonale
- formazione del legame peptidico: metodi di attivazione e accoppiamento
- sintesi in soluzione e in fase solida
- studi conformazionali: metodologie CD, NMR, IR per definire la conformazione secondaria del peptide

2. Peptidomimetici

- ruolo e caratteristiche
- conformazione bioattiva del peptide e metodologie di restrizioni conformazionali (legame disolfuro, legame diselenuro, ring closing methatesis, click chemistry)
- sintesi di peptidomimetici mediante l'utilizzo di aminoacidi non naturali e sintesi di foldameri
- progettazione di peptidomimetici mediante studi computazionali: esempi di applicazione biologiche; inibizione delle interazioni proteina-proteina (PPI)

3. Acidi nucleici

- caratteristiche generali: sequenza del DNA/RNA e sua composizione chimica
- oligonucleotidi modificati: PNA, Morpholinos; proprietà ed applicazioni
- stabilità termica delle doppie eliche e fattori che la influenzano: legami a H, effetto idrofobico, stacking, repulsione elettrostatica, studi di interazione RNA/DNA con oligonucleotidi modificati

4. Carboidrati

- caratteristiche generali
- sintesi di carboidrati: gruppi protettori; metodi di sintesi del legame glicosidico
- oligosaccaridi modificati e applicazioni biologiche

5. Assembly supramolecolari

-Nanoparticelle e self assembly: cenni introduttivi.
- Nanomateriali di natura peptidica
Materiale didattico e bibliografia
L'insegnamento è rivolto agli studenti iscritti al porfilo porfessionalizzante di Metodologie chimica applicate a biomolecole
- Le lezioni si svolgono nel secondo semestre dell'A.A.
L'esame consiste di una prova orale.
- Prova orale: gli studenti sono invitati a individuare un argomento di loro interesse e a svolgere a) una ricerca bibliografica completa; b) una relazione sulla base della bibliografia acquisita; c) una presentazione PPT
Il voto finale viene formulato dal docente valutando complessivamente la capacità dello studente di acquisire informazioni sull'argomento e sulla sua capacità di relazionare n modo conciso, esauriente ed efficace.
Periodo
Secondo semestre
Periodo
Secondo semestre
Modalità di valutazione
Esame
Giudizio di valutazione
voto verbalizzato in trentesimi
Docente/i
Ricevimento:
su appuntamento
DISFARM Sezione di Chimica Generale e Organica "A. Marchesini" III piano