66293 - STRUTTURA E REATTIVITA' DELLO STATO SOLIDO

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente acquisisce un'ampia conoscenza delle caratteristiche morfologiche e strutturali di materiali e nanomateriali, inorganici e macromolecolari, prodotti dai sistemi biologici o materiali biomimetici di sintesi con importanti applicazioni tecnologiche. Inoltre lo studente ha una conoscenza dei più moderni metodi per ottenere cristalli proteici per lo studio strutturale tramite diffrazione di raggi X.

Contenuti

Prerequisiti: lo studente che accede a questo insegnamento deve essere in possesso di una buona preparazione nei fondamenti della chimica inorganica e dello stato solido.

 

Programma della I unità didattica:

- Fondamenti dello stato solido;

- Teoria della nucleazione

- Definizione della superficie di solidi;

- Processi di adsorbimento e leggi che li governano;

- Metodi di caratterizzazione delle superfici;

- Sintesi di materiali allo stato solido;

- Tecniche di produzione di cristalli singoli macroscopici;

- Tecniche CVD e PVD;

- Biomateriali e bioceramici;

- Diffrazione di raggi X di polveri.

 

Programma della II unità didattica:

- Introduzione alla biocristallografia e confronto con altre tecniche strutturali quali risonanza magnetica nucleare (NMR) e microscopia elettronica in condizioni criogeniche (crio-EM);

- Cristallizzazione di macromolecole biologiche: principi basilari della cristallizzazione, meccanismi di nucleazione, proprietà dei cristalli di macromolecole biologiche e principali tecniche per la cristallizzazione di macromolecole biologiche;

- Fondamenti di cristallografia;

- Simmetria dei cristalli di macromolecole biologiche;

- Diffrazione di raggi X: principi fisici, legge di Bragg e cristallo singolo;

- Sorgenti di raggi X: generatori tradizionali e sincrotrone;

- Problema della fase in cristallografia e metodi di risoluzione strutturale di proteine;

- Validazione della struttura cristallografica e deposito nella banca dati Protein Data Bank.

Questa unità didattica prevede 1 CFU di laboratorio suddiviso in 3 esperienze in cui lo studente applicherà una delle tecniche di cristallizzazione di macromolecole biologiche, verifica del risultato e determinazione della struttura di una proteina.

 

Testi/Bibliografia

Fondamentale sarà l'utilizzo di materiale che viene proiettato in aula durante le lezioni e reso disponibile nella piattaforma Virtuale e degli appunti presi dallo studente a lezione. Materiale aggiuntivo quali dispense delle esperienze, articoli scientifici, review, filmati ecc utili per approfondimenti e per la preparazione dell’esame sono resi disponibili in Virtuale.

 

Per ulteriori approfondimenti si consigliano:

- Mann S. Biomimetic materials chemistry. Weinheim: Wiley-VCH; 1997

- Kendall JB, editor. Biomaterials Research Advances. New York, NY:Nova Science Publishers; 2010:93–143.

- Dee KC, Puleo DA, Bizios R. An Introduction to Tissue-Biomaterial Interactions. Hoboken: Wiley-Liss; 2003.

- J.D. Guthrie and B.T. Mossman Health Effects of Mineral Dusts, edited by J.D. Guthrie and B.T. Mossman (Rev. Miner. 28, Chelsea, MI, 1993),

- Bergfors, T., Editor. Protein Crystallization: Second Edition. 2009. International University Line, La Jolla, California.

- McPherson, A. Preparation and analysis of protein crystals, Krieger.

- Ducan E. Mc Ree, Practical Protein Crystallography, Second Edition.

Metodi didattici

Il corso si suddivide in due unità didattiche. La prima è costituita da lezioni frontali con proiezioni di diapositive. La seconda unità didattica prevede lezioni frontali con proiezioni di diapositive ed attività di laboratorio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso un esame orale diviso in due parti. L’esame ha lo scopo di verificare le competenze e le abilità acquisite durante il corso tra cui la capacità di leggere in maniera approfondita ed esporre in maniera esauriente un articolo scientifico attinente gli argomenti del corso (unità didattica I) e di presentare in maniera organizzata e critica i risultati ottenuti in laboratorio (unità didattica II).

La durata della prova orale è mediamente di 30-45 minuti per entrambi le unità didattiche. Il voto è la media risultante dalla valutazione delle due parti in proporzioni relative al numero di cfu delle 2 unità.

Valutazione non sufficiente: conoscenza lacunosa degli argomenti del corso, errori in concetti di base in ambito chimico, linguaggio inappropriato.

Valutazione sufficiente: conoscenza minima degli argomenti trattati nel corso, scarsa capacità argomentativa, alcuni errori anche gravi e linguaggio appena appropriato.

Valutazione buona: buona conoscenza degli argomenti trattati nel corso e buona capacità argomentativa e di esposizione con linguaggio corretto. Qualche errore e/o imperfezione non grave.

Valutazione eccellente: ottima padronanza, capacità di elaborazione ad espositiva degli argomenti del corso. Uso di un linguaggio altamente appropriato.

A studenti/esse con DSA o disabilità temporanee o permanenti si raccomanda di contattare per tempo l’ufficio di Ateneo responsabile (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it) che avrà cura di proporre agli/lle studenti/esse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con un anticipo di 15 giorni, all’approvazione del/della docente, che ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli Obiettivi Formativi del Corso.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna luminosa, PC, videoproiettore , esemplari di biomateriali biogenici e biomimetici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuseppe Falini

Consulta il sito web di Simona Fermani