93777 - METODI DI CARATTERIZZAZIONE STRUTTURALE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente apprende gli aspetti teorici e sperimentali di: 1) Spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), ed in particolare conosce le basi della teoria NMR a impulsi, gli esperimenti NMR mono- e bidimensionali e il loro corretto utilizzo per la determinazione di una struttura complessa. 2) Spettrometria di massa e, in particolare, conosce le tecniche di ionizzazione per determinare la massa di macromolecole e le metodologie per la determinazione di strutture polipeptidiche.Per entrambe le tecniche descritte lo studente apprende inoltre come determinare la presenza di processi di associazione molecolare, fenomeno che è alla base di molti processi vitali.

Contenuti

Spettoscopia NMR

a) Principi generali: interazione Zeeman tra spin nucleare e campo magnetico esterno; Il modello vettoriale nella descrizione degli esperimenti impulsati: precessione, frequenza di Larmor, condizione di risonanza, segnale NMR. Free Induction Decay (FID). Trasformata di Fourier. Il chemical shift e le costanti di schermo. Lo spettrometro NMR.

b) Esperimenti impulsati: sequenza di impulsi 1D. I tempi di rilassamento longitudinale e trasversale (T1 e T2). Misura del tempo di rilassamento T1, eco di spin e misura del tempo di rilassamento T2. Tecniche diagnostiche che utilizzano le informazioni dei tempi di rilassamento NMR: RMI e RMS in vivo. Tecniche di soppressione del segnale dell'acqua.

c) Accoppiamento scalare. Sistemi di spin di primo e secondo ordine.

d) NMR eteronucleare. Esperimento APT. Trasferimento di polarizzazione. Esperimenti INEPT e DEPT.

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

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

g) NMR e fenomeni dinamici.

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

i) 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 e valutazione 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