Chimica Fisica Biologica 2017/2018

- Proprietà strutturali di biopolimeri: Stabilità locale. Transizioni tra diverse conformazioni. Mappe energetiche per a.a. naturali e di sintesi. Caratteristiche delle principali conformazioni elicoidali. Esempi di doppia elica. Esempi di tripla elica. G-quadruplex. Caratteristiche elicoidali. Supercoil. Proprietà metriche/topologiche di macromolecole biologiche.

- Richiami di spettroscopia: Forza del dipolo. Forma di banda. Forza dell’oscillatore. Derivata di una banda.

- Dicroismo circolare (CD): principi generali. 

- Transizioni helix-coil in omo-polipeptidi: Modello di Schellman. Modello di Zimm-Bragg(I). Modello di Zimm-Bragg(II).

- Regioni elicoidali in catene polipeptidiche. Origine della transizione.

- CD di proteine nel lontano UV. CD indotto. CD nel vicino UV e nel visibile.

- CD di acidi nucleici.

- Transizioni elica-gomitolo in proteine: molten globule. Processo di folding. Entropia conformazionale. Entropia del solvente.

- Termodinamica del processo di solvatazione e delle interazioni idrofobiche.

- Contributo dell’acqua alla stabilità conformazionale. Struttura dell’acqua.

- Binding statistico: vari tipi di costanti. Considerazioni statistiche. Numero medio di siti occupati e sua varianza. Grado di saturazione. Linearizzazione della funzione tipo Langmuir (plot di Scatchard). Esempio dell’acido fosforico.

- Energia libera standard di binding.

- Binding cooperativo. Modello di Hill. Modello allosterico. Modello di Adair. Modello di Pauling e sue modificazioni.

- Catalisi enzimatica. Modelli dell’entropia di attivazione. Modello della stabilizzazione del complesso attivato.  Cinetiche iperboliche. Grafico di Lineweaver-Burk. Grafico di Hanes. Cinetiche iperboliche ed isoterma di Langmuir. Cinetiche sigmoidali non-cooperative. Cinetiche cooperative. Modello di Hill. Modello MWC.

- Approfondimenti: modello di Langmuir o dei siti indipendenti (saturazione su superficie ed in soluzione, cromatografia di adsorbimento, cinetica di Michelis-Menten, trasporto di soluti attraverso membrane biologiche); principio di Sabatier; stechiometria di binding (Job’s Plot). Pricipal Component Analysis (PCA).

- Termodinamica dei processi irreversibili. Entropia e freccia del tempo. Definizioni generali della 1° e 2° legge della termodinamica. Forze e flussi. Produzione di entropia derivante da: un flusso di calore; una reazione chimica; un processo diffusivo. Produzione di entropia in un sistema aperto. Produzione di entropia dovuta a più processi irreversibili. Relazioni di Onsager. Coefficienti fenomenologici. Processi irreversibili vicini all’equilibrio. Campo di validità delle leggi fenomenologiche. Interferenza tra processi. Processi accoppiati. Stati stazionari. Variazione temporale della produzione di entropia. Funzione di dissipazione. Principio della massima produzione di entropia. Evoluzione del sistema nelle regioni non-lineari. Biforcazioni. Processi oscillanti. Ordine generato da processi lontani dall’equilibrio.