Gli elementi chimici della tavola periodica nei sistemi viventi

Concetto di elemento essenziale

Metallo enzimi, metallomica omeostasi/disomeistasi dei metalli

Cicli biogeochimici dei principali elementi implicati nella chimica degli organismi viventi, ruolo delle metalloproteine nei processi cellulari, modulazione delle proprietà termodinamiche e cinetiche dei metalli da parte delle proteine.

Proprietà dei composti inorganici di rilevanza biologica (cofattori, metallo-proteine, complessi tra metalli e acidi nucleici).

Ruolo strutturale e catalitico degli ioni metallici nei sistemi viventi.

Richiami di biochimica: struttura delle proteine, delle membrane e dei principali cofattori;

Proteine di membrana e loro struttura

Proprietà stereo elettroniche dei cofattori metallici

Composti biomimetici

Tecniche di studio nella chimica bioinorganica: cristallografia XRD e cryoEM, spettroscopie, ciclo-voltametria e approcci della chimica quantistica e computazionale

Trasferimento elettronico nelle metallo proteine

Teoria di Marcus e quantum tunneling

Proteine per il trasferimento elettronico e caratterizzazione dei cofattori (cluster Fe-S, gruppi eme e centri Cu)

andamento delle costanti di velocità di ET al variare della distanza tra i centri redox

Trasporto degli elettroni: il caso del citocromo-c ossidasi (cco, complesso IV)

Richiami di metabolismo cellulare: principali cammini negli organismi eucarioti, respirazione cellulare e catena di trasporto degli elettroni

Struttura del complesso proteico cco e struttura dei cofattori metallici

Meccanismo di riduzione dell’ossigeno e di traslocazione protonica

I trasportatori dell’ossigeno nei sistemi viventi (Mb, Hb, Ht, Hc).

Attivazione dell’ossigeno molecolare e detossificazione da ROS

Introduzione del ciclo biogeologico dell’ossigeno e Great Oxidation Event

ROS nei sistemi viventi

Metallo enzimi coinvolti nei processi di detossificazione da ROS (SOD, SOR e catalasi e loro meccanismi di azione)

Disomeostasi dei metalli di transizione: il caso del rame nella malattia di Alzheimer

Introduzione alla malattia di Alzheimer (AD)

Le ipotesi eziologiche in AD (cascata amiloidea, stress ossidativo, disomeostasi dei metalli)

Interazione rame- peptide amiloide e catalisi della riduzione dell’ossigeno a radicali ossidrilici

Propagazione dei radicali OH e stress ossidativo

Attivazione delle piccole molecole (1) – protoni ed H₂

Le idrogenasi e loro classificazione (FeFe, NiFe e Fe-only H2ase)

FeFe e NiFe idrogenasi: funzione, struttura e meccanismo catalitico

Attivazione delle piccole molecole (2) – CO₂

Attivazione della CO2 a livello chimico e biologico

Organismi acetogeni e pathway di Wood-Ljungdahl pathway

Metallo enzimi coinvolti nell’attivazione della CO2 negli acetogeni: CODH, complesso CODH-ACS e FDH

Attivazione delle piccole molecole (3) – CH₄

Introduzione agli archeobatteri - microorganismi metanogeni e matanotrofi

Pathway metabolico di riduzione della CO₂ a CH₄ nei metanogeni

Struttura e meccanismo della Metil Coenzima M reduttasi (MCR)

Pathway metabolico ossidazione del CH₄ nei metanotrofi

Struttura e meccanismo della metano monoossigenasi (MMO)

Attivazione delle piccole molecole (4) – N₂

Ciclo dell’azoto e azotofissazione

Struttura e meccanismo delle nitrogenasi