BIOINORGANIC CHEMISTRY AND PHOTO(BIO)CHEMISTRY - MOD. 1

Il corso rientra nelle attività didattiche di base del corso di Laurea Magistrale in Chimica e Tecnologie Sostenibili, che permettono allo studente di affrontare un problema chimico nelle sue varie articolazioni e con un uso coerente del linguaggio tecnico-scientifico corrente. L'obiettivo formativo specifico del modulo è fornire conoscenze avanzate sulla chimica bioinorganica, in particolare per quanto riguarda: 1) presenza, disponibilità e assorbimento di elementi inorganici nei sistemi viventi; 2) strutture, reattività e ruoli dei complessi metallici bioinorganici; 3) complessi metallici di transizione come farmaci. Il corso mira a sviluppare competenze che consentano agli studenti di comprendere le funzioni avanzate dei sistemi viventi, in vista di composti bio-ispirati di interesse per processi chimici e tecnologie sostenibili. Un altro obiettivo del corso è di fornire conoscenze sulla progettazione di farmaci avanzati a base di metalli.

1. Conoscenza e comprensione.
I) Conoscere la presenza, la distribuzione e l'assorbimento degli elementi inorganici nei sistemi viventi.
II) Conoscere i ruoli principali degli elementi inorganici nei sistemi viventi.
II) Conoscere i comuni leganti biologici e la loro affinità verso i centri metallici.
IV) Comprendere le relazioni tra strutture bioionorganiche e ruoli nei sistemi viventi.
V) Conoscere e comprendere le azioni di selezionati farmaci a base di metalli.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
I) Essere in grado di interpretare logicamente l'attività biologica di un complesso metallico.
II) Essere in grado di interpretare la relazione struttura-attività di un farmaco metallico.
III) Essere in grado di inquadrare la reattività dei composti metallici bio-ispirati in termini di sostenibilità.
3. Capacità di giudicare
I) Essere in grado di valutare l'attività biologica degli ioni metallici al variare della sfera di coordinazione.
II) Essere in grado di riconoscere la possibile azione di un farmaco metallico sulla base della sua struttura molecolare.
III) Essere in grado di riconoscere analogie tra composti metallici sintetici e biologici.
4. Capacità di comunicazione
I) Essere in grado di utilizzare la terminologia tecnico-scientifica appropriata per discutere i contenuti del corso.
II) Essere in grado di interagire in modo costruttivo con l'insegnante e con gli altri studenti.
5. Capacità di apprendimento
I) Essere in grado di sintetizzare autonomamente gli aspetti salienti dei concetti espressi in classe.
II) Essere in grado di fare collegamenti logici tra gli argomenti del corso.

Il prerequisito è aver raggiunto gli obiettivi formativi del corso di laurea triennale in Chimica (o corsi strettamente correlati). È necessario che lo studente conosca i concetti di base relativi all'atomistica e al legame chimico. Lo studente deve inoltre conoscere la chimica degli elementi e la chimica di base organica, biologica e di coordinazione.

In relazione agli obiettivi formativi e ai risultati di apprendimento attesi, riportati nelle relative sezioni, i contenuti del corso possono essere suddivisi come segue:
1) Presenza, disponibilità e ruoli principali degli elementi inorganici negli organismi.
2) Bioleganti (proteine, macrocicli, acidi nucleici e loro derivati, polifosfati, siderofori).
3) Biomineralizzazione (fosfato di calcio e accumulo di ferro in particolare).
4) Assorbimento e trasporto di ossigeno (proteine del ferro eme e non eme, emocianina, sistemi modello).
5) Metalloenzimi coinvolti nel metabolismo dell'ossigeno (monoossigenasi, ossigenasi, perossidasi, superossido dismutasi).
6) Metalloproteine coinvolte nel trasferimento di elettroni (citocromi, proteine blu del rame, proteine ferro-zolfo).
7) Ferro, molibdeno e vanadio nella fissazione dell'azoto.
8) Enzimi coinvolti nelle reazioni di idrolisi (nichel ureasi, enzimi contenenti zinco).
9) Chimica bio-organometallica (cobalamine e loro reazioni, complessi organometallici del nichel).
10) Farmaci selezionati a base di metalli di transizione, agenti di contrasto e radiofarmaci.
Gli argomenti saranno estesi con esempi di complessi metallici bio-ispirati di interesse per processi chimici e tecnologie sostenibili. In casi selezionati, sarà anche descritto il ruolo degli oligoelementi inorganici del blocco p cruciali per la vita.

Per lo studio e l'approfondimento:
I) Dispense disponibili all'indirizzo https://drive.google.com/drive/folders/0B6EkDs_UUlhBbjVNNkI5MVNqYkE?usp=sharing
II) W. Kaim, B. Schwederski, A. Klein, Bioinorganic Chemistry: Inorganic Elements In the Chemistry of Life; 2nd ed., Wiley, 2013.
III) J. Ribas Gispert, Coordination Chemistry; Wiley-VCH, 2008.
IV) C. E. Housecroft, A. G. Sharpe, Inorganic Chemistry; 5th ed., Pearson, 2018.

La valutazione dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale, comune al modulo di Fotochimica del corso, che consiste in una serie di domande alle quali lo studente deve rispondere dimostrando di conoscere e saper esporre gli argomenti dell'intero programma (vedi sezione contenuti) con un linguaggio corretto e l'uso dei simboli della chimica scientifica. L'esame orale dura da 30 minuti a 45 minuti a seconda della chiarezza e della coerenza delle risposte alle domande poste. Ci sono almeno tre domande.

L'insegnamento è organizzato in lezioni con esempi. In Google Drive il materiale didattico relativo alle lezioni è disponibile e scaricabile. Le lezioni saranno programmate tramite la piattaforma Moodle. La piattaforma sarà utilizzata anche per la comunicazione con gli studenti, in particolare se un ulteriore approfondimento su argomenti selezionati è richiesto dalla classe.

Inglese

Accessibilità, Disabilità e Inclusione
Accomodamenti e Servizi di Supporto per studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento: Ca’ Foscari applica la Legge Italiana (Legge 17/1999; Legge 170/2010) per i servizi di supporto e di accomodamento disponibili agli studenti con disabilità o con disturbi specifici dell’apprendimento. In caso di disabilità motoria, visiva, dell’udito o altre disabilità (Legge 17/1999) o un disturbo specifico dell’apprendimento (Legge 170/2010) e si necessita di supporto (assistenza in aula, ausili tecnologici per lo svolgimento di esami o esami individualizzati, materiale in formato accessibile, recupero appunti, tutorato specialistico a supporto dello studio, interpreti o altro), si contatti l’ufficio Disabilità e DSA disabilita@unive.it.
La struttura e i contenuti dell'insegnamento potranno subire variazioni in conseguenza dell'epidemia COVID-19.

orale

Questo insegnamento tratta argomenti connessi alla macroarea "Capitale naturale e qualità dell'ambiente" e concorre alla realizzazione dei relativi obiettivi ONU dell'Agenda 2030 per lo Sviluppo Sostenibile