93267 - METALLOMICS

Conoscenze e abilità da conseguire

Alla fine del corso, lo studente potrà rispondere alle domande che riguardano il “cosa, come, quando, come e perché” degli ioni metallici in biologia, avrà familiarità con il tipo, la distribuzione, le dinamiche e l’impatto degli elementi inorganici nei sistemi viventi. Lo studente conoscerà le possibili funzioni dei metalli per la vita e per la salute, i possibili meccanismi di interazione con le macromolecole biologiche e come questi sono influenzati dalla struttura del sito di legame del metallo e dal suo stato di ossidazione. Lo studente comprenderà anche la relazione tra il pool di ioni metallici cellulari e le altre aree “omics” della biologia, come il proteoma e l’interattoma. Questa relazione influenza processi biologici e cellulari chiave e controlla i meccanismi molecolari di processi vitali metallo-dipendenti, determinando, in molti casi, gli stati di salute e malattia.

Contenuti

Introduzione (2 ore). La vita va oltre la chimica organica. Perchè la vita usa elementi inogranici? Importanza degli ioni metallici per la vita, la selezione, l'ingresso, l'immagazzinamento, la tossicità.

Chimica bioinorganica (20 ore). Principi di chimica di bio-coordinazione e "metal speciation". Biomolecole che contengono ioni metallici e relazione struttura-funzione, esplorata per ogni metallo. Il ruolo funzionale dei metalli nel legare i substrati e attivarli, come centri di trasferimento elettronico e catalizzatori di funzioni biochimiche.

Come osservare gli ioni metallici da un punto di vista "omics" (8 ore). Tecniche "omics" per i metalli e relazioni tra il metalloma, il trascrittoma e il proteoma. Fattori di trascrizione metallo-dipendenti.

Metalloma batterico (4 ore). Come i batteri controllano la quota di metalli intracellulare.

Ioni metallici e salute umana (6 ore). Omeostasi e tossicità dei metalli nell'uomo. Metalli in medicina.

Applicazioni degli ioni metallici per le attività umane (4 ore). Biotencologie ambientali, farmaceutiche, industriali.

Predizione di siti di legame ai metalli nelle proteine (4 ore).

Testi/Bibliografia

Materiale e articoli scienfici saranno forniti dal docente.

Metodi didattici

Le lezioni convenzionali saranno completate da esempi pratici e casi di studio forniti da lezioni online tenute dal Prof. Ray J. Turner (University of Calgary, Canada). La metodologia didattica includerà anche lezioni inverse e un forum, sulla piattaforma Virtuale, che aiuterà gli studenti a comunicare con la docente e con il docente esterno e a condividere la letteratura scientifica.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Ogni studente sceglierà uno ione metallico, farà una ricerca bibliografica su una sua specifica funzione biologica e scriverà una breve relazione, che sarà poi esposta alla classe in un'esperienza di lezione inversa. A questa attività saranno assegnati 10 punti.

La partecipazione attiva degli studenti al forum varrà 3 punti.

L'esame sarà scritto consisterà in 2 domande aperte su altrettanti argomenti dell'insegnamento. Ad ogni domanda sarà assegnato un punteggio di 10 punti (totale 20 punti).

Il voto finale deriverà dalla somma del punteggio. La lode si attribuisce con un totale di 32 o 33 punti.

Strumenti a supporto della didattica

Materiale didattico: il materiale didattico presentato a lezione e gli articoli su cui studiare verranno messi a disposizione degli studenti in formato elettronico tramite la piattaforma Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Barbara Zambelli