Biologia strutturale (2013/2014)

Corso disattivato

Codice insegnamento
4S000660
Crediti
6
Coordinatore
Ugo Luigi Monaco
Altri corsi di studio in cui è offerto
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    Settore disciplinare
    BIO/11 - BIOLOGIA MOLECOLARE
    Lingua di erogazione
    Italiano
    L'insegnamento è organizzato come segue:
    Attività Crediti Periodo Docenti Orario
    teoria 5 II semestre Ugo Luigi Monaco
    laboratorio 1 II semestre Massimiliano Perduca

    Orario lezioni

    II semestre
    Attività Giorno Ora Tipo Luogo Note
    teoria martedì 13.30 - 15.30 lezione Aula H  
    teoria giovedì 14.30 - 16.30 lezione Aula H  

    Obiettivi formativi

    Il corso di Biologia Strutturale per la Laurea Biennale specialistica in Bioinformatica e Biotecnologie Mediche si propone lo sviluppo delle capacità necessarie per la lettura critica di lavori riguardanti questa branca della scienza e soprattutto la cristallografia, poiché la risonanza magnetica nucleare è coperta da un altro corso.
    Dopo un’introduzione che confronta il peso relativo delle diverse tecniche che si usano per determinare la struttura tridimensionale delle biomolecole il corso si concentra sulla teoria e pratica della cristallografia macromolecolare. Si discutono i fondamenti della teoria della diffrazione, i metodi moderni usati per la raccolta dei dati e il problema della fase. Il corso prevede inoltre la lettura di lavori scientifici che vengono aggiornati ogni anno e che riguardano strutture di grande importanza biologica. Il laboratorio introduce gli studenti alle tecniche fondamentali della cristallografia, soprattutto quelle che riguardano la preparazione di cristalli biologici. Come alternativa al laboratorio sperimentale è possibile presentare una relazione scritta riguardante un argomento a scelta in Biologia Strutturale.

    Programma

    Introduzione. La Biologia Strutturale. Contenuto del Protein Data Bank. Tecniche usate per la determinazione della struttura tridimensionale delle macromolecole.. Cristallografia, risonanza magnetica nucleare e microscopia elettronica. Ruolo della Biocristallografia nella Biologia Strutturale

    Teoria della diffrazione. Il fenomeno della diffusione. Geometria. Diffusione dovuta ad un unico elettrone. Diffusione da un atomo. Il fattore di scattering atomico. Fattore di struttura. Il fattore di struttura di un atomo non collocato nell'origine di un sistema di coordinate. Diffusione di un filare di atomi. Diffusione di un insieme tridimensionale di atomi. Condizioni di Von Laue. Fattore di Struttura di un cristallo. Trasformate di Fourier. Le convoluzioni nel calcolo della diffrazione dei raggi X. Legge di Bragg.

    Proprietà dei cristalli. Simmetria. Elementi di Simmetria. Gruppi spaziali. Reticolo reciproco. Preparazione dei cristalli macromolecolari. Proprietà dei cristalli di proteina. Relazione fra reticolo reciproco e reticolo cristallino. Sfera di Ewald. Determinazione del gruppo spaziale di un cristallo. Calcolo del numero di molecole presenti nella cella unitaria di un cristallo macromolecolare.

    Determinazione della struttura molecolare per diffrazione dei raggi X. Il problema della fase. Stadi nella determinazione di una struttura macromolecolare. Sorgenti di raggi X. Metodi di raccolta di dati. Risoluzione del problema della fase. Sostituzione isomorfa multipla. La Funzione di Patterson. Trattamento degli errori. Calcolo delle mappe di densità elettronica. Sostituzione molecolare.

    Costruzione e raffinamento del modello. Interpretazione delle mappe di densità elettronica. Costruzione del modello. Ruolo dell'informatica grafica. Raffinamento del Modello. Criteri di accuratezza. Il fattore R. I grafici di Ramachandran. Controllo della stereochimica.

    Alcuni risultati della Biocristallografia. La sintesi di Fourier differenza nello studio funzionale delle proteine. Esempi. Cambiamenti conformazionali. Biocristallografia risolta nel tempo. Importanza della luce di sincrotrone

    Bibliografia:

    Risultati

    1) Liljas, A, Liljas, L., Piskur, J., Lindblom, G., Nissen, P & Kjeldgaard, M. (2009) Textbook of Structural Biology. World Scientific Publishing Singapore.

    2) Branden, C. & Tooze, J. (1999) Introduction to Protein Structure. Second Edition. Garland Publishing, Inc., New York.


    Metodi

    1) Rupp, B. (2010) Biomolecular Crystallography. Principles, Practice and Application to Structural Biology. Garland Science New York.

    2) Cantor, C. R. & Schimmel, P. R. (1980) Biophysical Chemistry Volume 2. W. H. Freeman and Company, San Francisco.

    3) Giacovazzo, C. (Editor) (1992) Fundamentals of Crystallography. Oxford University Press, Oxford.

    5) McPherson, A. (1999) Crystallization of Biological Macromolecules. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York

    Modalità d'esame

    Esame orale

    Materiale didattico
    Titolo Formato (Lingua, Dimensione, Data pubblicazione)
    Dispense di Biologia Strutturale 2013-2014  pdfpdf (it, 2567 KB, 13/03/14)
    Dispense Hampton  pdfpdf (en, 2647 KB, 13/03/14)
    Ionic liquid 1  pdfpdf (en, 346 KB, 13/03/14)
    Ionic liquid 2  pdfpdf (en, 949 KB, 13/03/14)
    Lorber BBA 2002  pdfpdf (en, 331 KB, 13/03/14)
    McPherson EJB 1990  pdfpdf (en, 2693 KB, 13/03/14)