Programma

Competenze culturali (Conoscenza di): L’insegnamento si propone di fornire allo studente le basi chimiche della struttura, delle proprietà e della reattività delle molecole biologiche, nonché le nozioni principali per comprendere la logica che regola la chimica bio-organica.
Competenze metodologiche (Saper effettuare):al termine del corso, lo studente sarà in grado di analizzare e discutere il meccanismo di catalisi delle più importanti classi di enzimi, nonché di comprendere l’importanza della chimica organica applicata allo studio dei sistemi biologici, alla biocatalisi e allo sviluppo di molecole biologicamente attive.
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 Bayer-Villinger e la 2-idrossiacetofenonemonoossigenasi;
 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
 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

Testi Adottati

Libri di testo:
John McMurry, Tadhg Begley 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
Bruno Botta in “Chimica Organica” Edi-ermes

Saranno fornite dispense delle lezioni e riferimenti bibliografici.

La professoressa riceve il martedì dalle 17.00 alle 19.00 previo appuntamento via e-mail: tecla.gasperi@uniroma3.it

Modalità Erogazione

Il corso si svolgerà prevalentemente con lezioni frontali ed alcune 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

Modalità Valutazione

La prova orale consiste nella presentazione (mediante proiezione di slide) di un enzima a scelta, del quale lo studente dovrà illustrare la struttura, le principali caratteristiche e la modalità di azione; tale presentazione verrà quindi discussa con il docente mettendo a confronto l’aspetto puramente chimico con il comportamento biologico.