73057 - METODI DI CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2018/2019

Conoscenze e abilità da conseguire

Il principale obiettivo del corso è quello di fornire una descrizione degli aspetti teorici e sperimentali di: 1) Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), in particolare, verranno illustrate le basi della teoria NMR a impulsi, verranno descritti gli esperimenti NMR mono- e multi-dimensionali più moderni e le loro applicazioni per la determinazione di una struttura complessa. 2) Spettrometria di massa e, in particolare, le tecniche di ionizzazione per determinare la massa di macromolecole. Verranno approfonditi inoltre, aspetti importanti quali il riconoscimento molecolare e cioè l'interazione fra molecole differenti, fenomeno che è alla base di molti processi vitali.

Contenuti

Risonanza Magnetica Nucleare:

a) Principi generali: interazione Zeeman tra spin nucleare e campo magnetico esterno; lo spostamento chimico e i fattori strutturali che ne determinano la grandezza; precessione, frequenza di Larmor, condizione di risonanza, segnale NMR.

b) Tecniche impulsate. Il modello vettoriale nella descrizione degli esperimenti impulsati. Trasformata di Fourier. Esperimenti impulsati: sequenza di impulsi 1D, misura del tempo di rilassamento T 1 , eco di spin e misura del tempo di rilassamento T 2 , eco di spin ed accoppiamento eteronucleare, esperimento APT, soppressione del segnale dell'acqua in campioni biologici.

c) Trasferimento di polarizzazione, INEPT, DEPT.

d) Tecniche NMR bidimensionali: correlazione omonucleare COSY; correlazione eteronucleare HETCOR, HSQC, HMQC, HMBC e loro utilizzo nella determinazione della struttura di molecole complesse.

e) Effetto nucleare Overhauser e suo utilizzo nella determinazione delle distanze atomiche. Il caso del sistema a due spin. NOE steady-state'. Diffusione di spin, NOE transiente e NOESY. Spin-locking, TOCSY e ROESY.

f) NMR di proteine, analisi della struttura primaria e secondaria, assegnazione di spin, andamenti NOE caratteristici, assegnazione sequenziale, accoppiamenti e angoli diedri.

g) Cenni a HR-MAS NMR (NMR stato solido) e a DOSY (Diffusion Ordered Spectroscopy)

Spettrometria di Massa

a) Principi generali: massa nominale, massa esatta, peso atomico. Schema a blocchi di uno spettrometro di massa. Sistemi di ionizzazione: ionizzazione per impatto elettronico (EI), ionizzazione chimica (CI). Analizzatori: settori magnetici, a quadrupolo, FT-ICR, tempo di volo (TOF). Rivelazione degli ioni. Composizione isotopica di una molecola.

b) Metodi di ionizzazione di macromolecole mediante desorbimento: ionizzazione elettrospray (ESI-MS), formazione dello ione molecolare, formazione di ioni multicarica, calcolo del peso molecolare di una proteina. Ionizzazione APCI. Spettrometria di massa a desorbimento/ionizzazione laser (MALDI). Bombardamento con atomi veloci (FAB).

c) Accoppiamento di altri strumenti con spettrometri di massa (GC-MS, HPLC-MS). Spettrometria di massa tandem (MS-MS). Sequenza peptidica mediante tecniche di massa.

Testi/Bibliografia

'High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry'

T. D. W. Claridge

Pergamon Press 1999

'Identificazione spettrometrica di composti organici'

R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. J. Kiemle, D. L. Bryce

3a Ed., Casa Editrice Ambrosiana 2016

'Mass Spectrometry fo Biotechnology'

G. Siuzdak

Academic Press 1996

Metodi didattici

Lezioni frontali

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame di fine corso mira a valutare il raggiungimento degli obiettivi didattici, che consistono in una descrizione degli aspetti teorici e sperimentali delle tecniche strumentali indispensabili per la determinazione di una struttura organica complessa. La verifica dell'apprendimento avviene mediante un esame che accerti le conoscenze degli argomenti trattati.

 

 

Strumenti a supporto della didattica

Le lezioni si svolgono mediante videoproiezione di diapositive.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Elisabetta Mezzina