Programma

Termodinamica e cinetica delle reazioni catalizzate.
Le proteine enzimatiche come catalizzatori. Calcolo dell'attività enzimatica (UI, Katal, AS), con esercizi numerici.
Reazioni enzimatiche ad un substrato:
L'equazione di Michaelis-Menten: ipotesi dell'equilibrio, ipotesi dell'equilibrio irreversibile, ipotesi dello stato stazionario. Il significato dei parametri dell'equazione di Michaelis-Menten. Linearizzazioni dell'equazione di MM: plot di Linewear-Burk, EadieHofstee, Hanes, plot lineare diretto. Regressione non lineare. Elaborazione statistica dei dati sperimentali di una cinetica enzimatica. Deviazioni dalla Michaelis-Menten. Determinazione di Keq e del numero dei ligandi, grafico di Scatchard.

Inibizione reversibile ed irreversibile dell'attività enzimatica:
Inibizione competitiva, non competitiva, mista, acompetitiva. Due substrati in competizione. Inibizione da prodotto. Inibizione irreversibile: marcatori di affinità e inibitori suicidi. Individuazione di inibitori in soluzioni enzimatiche o in substrati commerciali. Inibizione da eccesso di substrato. Utilizzo degli inibitori enzimatici in medicina e in laboratorio.

Reazioni enzimatiche a due substrati:
Meccanismo a ping-pong. Sequenziale, random. Metodi per lo studio del meccanismo di reazione: scambio isotopico all'equilibrio.

Meccanismi di regolazione a lungo e breve termine:
Regolazione covalente irreversibile e reversibile. Regolazione non covalente. Allosteria ed enzimi allosterici. L'equazione di Hill e il significato del numero di Hill. L'equazione di Adair. Il modello di Monod-Wyman-Changeaux. Il modello di Kosland-Nementy-Filmer. Comparazione tra i modelli. Esempi di meccanismi di catalisi. Nuove frontiere della biocatalisi.

Recenti applicazioni di cinetica enzimatica in processi biotecnologici e in soluzioni non acquose a fini applicativi.

Il corso prevede esercitazioni di laboratorio a frequenza obbligatoria.

Risultati di apprendimento
Scopo del corso è quello di fornire allo studente le conoscenze basilari dell'enzimologia, sia teorica che pratica. Queste conoscenze sono la base per poi comprendere le potenzialità di questa interessante e attualissima materia, dall'utilizzo degli enzimi in forma libera od immobilizzati in vari campi della scienza,alla progettazione o alla selezione di "nuovi" enzimi per applicazioni di varia natura.

Lo studente sarà, alla fine del corso, in grado di gestire e utilizzare tutte le principali equazioni di cinetica enzimatica. Inoltre, sarà a conoscenza degli sviluppi più attuali della materia e delle sue prospettive.

Testi consigliati

Testi
- Fundamental of Enzyme Kinetics. Athel Cornish-Bowden (Portland Press Ed.)
- Biocatalysis: from discovery to application. W.-D. Fessner (Springer Ed.)
- Articoli vari forniti a lezione
- Tutto il materiale in formato pdf delle diapo del corso su moodle

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 48

Descrizione dei metodi di accertamento

L'esame si svolge nelle forme stabilite dall'art. 23 del Regolamento Didattico di Ateneo. Del suo svolgimento viene redatto apposito verbale, sottoscritto dal Presidente e dai membri della commissione e dallo studente esaminato. Il voto è espresso in trentesimi, con eventuale lode. Il superamento dell'esame presuppone il conferimento di un voto non inferiore ai diciotto/trentesimi e comporta l'attribuzione dei corrispondenti crediti formativi universitari. Nella valutazione delle prova e nell’attribuzione del voto finale si terrà conto: del livello di conoscenza dei contenuti dimostrato (superficiale, appropriato, preciso e completo, completo e approfondito), della capacità di applicare i concetti teorici (errori nell’applicare i concetti, discreta, buona, ben consolidata), della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari (sufficiente, buona, ottima), della capacità di senso critico e di formulazione di giudizi (sufficiente, buona, ottima), della padronanza di espressione (esposizione carente, semplice, chiara e corretta, sicura e corretta).

Luogo lezioni

Ex Facoltà di Agraria
via San Camillo de Lellis snc
Viterbo

Comunicazioni

Qualunque giorno previo appuntamento. Mandare una mail (amg@unitus.it) o telefonare (0761357316).

qualunque giorno dietro appuntamento. Scrivere a amg@unitus.it

Link a materiale didattico

non presente

Programma

Conoscenza e capacità di comprensione
Aver sviluppato la conoscenza dei principi della cinetica chimica e della catalisi, anche mediante la lettura di testi critici e di lavori originali.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Aver acquisito la capacità di applicare le nozioni apprese, in particolare, a sistemi e reazioni di interesse biochimico e biotecnologico, anche mediante la discussione di casi esemplificativi specifici.

Autonomia di giudizio
Essere in grado di individuare le opportune strategie per analizzare un problema di cinetica chimica, così da esplicitare, ad esempio, l'equazione cinetica di una reazione chimica ed una ipotesi di meccanismo.

Abilità comunicative
Verrà stimolata la capacità degli studenti a interloquire, ragionare e discutere sulle questioni sollevati durante le lezioni in merito agli argomenti trattati.

Capacità di apprendimento
Essere in grado di discutere temi scientifici inerenti la Cinetica chimica e la Catalisi anche nelle sue applicazioni biotecnologiche. Tale abilità verrà sviluppata e saggiata coinvolgendo gli studenti in discussioni orali in aula.

Programma
Cinetica chimica: concetti generali. La velocità delle reazioni chimiche: formulazione e significato fisico. Fattori che influenzano la velocità delle reazioni chimiche: concentrazione dei reagenti, temperatura, catalizzatori. Effetto della concentrazione dei reagenti sulla velocità di reazione: equazione cinetica, costante di velocità, ordine di reazione. Determinazione dell’equazione cinetica in termini di ordini di reazione e di costante di velocità. Reazioni del primo e del secondo ordine, reazioni di ordine zero. Tempo di dimezzamento. Relazione fra costanti di velocità e costanti termodinamiche.Significato fisico della costante di velocità e sua dipendenza dalla temperatura. L’equazione di Arrhenius. Fattore pre-esponenziale ed energia di attivazione. I meccanismi di reazione: concetti generali. Stadi elementari e molecolarità. Equazioni cinetiche per gli stadi elementari. Meccanismi di reazione ed equazioni cinetiche.
La catalisi: concetti generali. Catalizzatori e velocità di reazione. Esempi di interesse industriale, biologico ed ambientale. Catalisi eterogenea: natura del catalizzatore, caratterizzazione chimica e fisica, modalità di azione. Catalisi omogenea: concetti generali ed esempi. I meccanismi della catalisi omogenea: catalisi covalente, catalisi acido-base, catalisi da ioni metallici, catalisi micellare. La catalisi nei sistemi biologici. Definizione di catalisi enzimatica.

Testi consigliati

I concetti sopra elencati verranno spiegati ed illustrati anche mediante esempi pratici ed esercizi numerici. Gli Studenti sono in particolare invitati a fornirsi di una calcolatrice e di quanto necessario per la rappresentazione ed elaborazione di grafici (carta millimetrata, riga, materiale di cancelleria).

Testi consigliati:
Il materiale didattico consiste di materiale elaborato dal docente e direttamente fornito agli studenti, insieme ad articoli tratti dalla letteratura.

Propedeuticità

Nessuna

Frequenza

Facoltativa

Metodologia didattica

Ore lezione: 24

Descrizione dei metodi di accertamento

L'esame si svolge nelle forme stabilite dall'art. 23 del Regolamento Didattico di Ateneo. Del suo svolgimento viene redatto apposito verbale, sottoscritto dal Presidente e dai membri della commissione e dallo studente esaminato. Il voto è espresso in trentesimi, con eventuale lode. Il superamento dell'esame presuppone il conferimento di un voto non inferiore ai diciotto/trentesimi e comporta l'attribuzione dei corrispondenti crediti formativi universitari. Nella valutazione delle prova e nell’attribuzione del voto finale si terrà conto: del livello di conoscenza dei contenuti dimostrato (superficiale, appropriato, preciso e completo, completo e approfondito), della capacità di applicare i concetti teorici (errori nell’applicare i concetti, discreta, buona, ben consolidata), della capacità di analisi, di sintesi e di collegamenti interdisciplinari (sufficiente, buona, ottima), della capacità di senso critico e di formulazione di giudizi (sufficiente, buona, ottima), della padronanza di espressione (esposizione carente, semplice, chiara e corretta, sicura e corretta).

La preparazione degli Studenti verrà, in particolare, accertata mediante un colloquio orale, che verterà sugli argomenti trattati nelle lezioni teoriche e sulla discussione degli esempi numerici che saranno stati elaborati, anche in aula, ad illustrazione dei concetti e delle equazioni presentate.

Luogo lezioni

Ex Facoltà di Agraria
via San Camillo de Lellis snc
Viterbo

Comunicazioni

Martedì e Mercoledì, ore 15:00-17:00
Dipartimento per la Innovazione nei sistemi Biologici, Agroalimentari e Forestali (DIBAF)
Blocco D, II piano stanza 310B Tel. 0761-357126

Link a materiale didattico

non presente