La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

RADIOGRAFIA DELLE MOLECOLE la materia vista sotto "una luce diversa" Ennio Zangrando Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "RADIOGRAFIA DELLE MOLECOLE la materia vista sotto "una luce diversa" Ennio Zangrando Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche"— Transcript della presentazione:

1 RADIOGRAFIA DELLE MOLECOLE la materia vista sotto "una luce diversa" Ennio Zangrando Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche

2 PERCHE ? …l’acqua bolle a 100 °C …il sangue è rosso, la foglia verde ? …il diamante è duro, la cera è soffice ? La risposta… nell’analisi della struttura !

3 Robert Hooke, (1635 – 1703) E’ possibile vedere di quali atomi è fatto un materiale ? … il microscopio ?

4 Cosa significa conoscere la struttura ? Perché conoscere la struttura ? Conoscere il numero e il tipo di atomi e la loro posizione relativa le proprietà di un materiale dipendono dalla struttura Come si determina la struttura ?...analisi ai raggi X Cristallografia !

5 L’ attuale comprensione e concezione della natura della materia nel mondo in cui viviamo è fortemente basata sulle conoscenze apportate dalla cristallografia Una trentina di premi Nobel sono collegati o coinvolgono l'uso di metodi e tecniche cristallografiche !

6 salgemma quarzo saccarosio NaCl SiO 2 C 12 H 22 O 11 Cristallo: corpo anisotropo, omogeneo che consiste di un ordine 3D di atomi, ioni o molecole. Cristallo: corpo anisotropo, omogeneo che consiste di un ordine 3D di atomi, ioni o molecole. Teofrasto (ca 300 aC), "De Lapidibus" Keplero (1611), "De nive sixangula"

7 …oggetti che si ripetono periodicamente 2D, favo d’api 2D, carta da parati 1D, cardiogramma

8 Struttura cristallina in 2D Reticolo cristallino Cella elementare

9 Struttura cristallina Cella elementare  a b c  

10 Triclino P Monoclino P, C Rombico P, I, C, F Tetragonale P, I Esagonale P Romboedrico R Cubico P, I, F 7 sistemi cristallini, 14 reticoli

11 Wilhelm Conrad Röntgen 1895, scoperta dei raggi X

12 Sorgente di raggi X

13 edifici persone insetti spilli cellule molecole atomi nuclei atomici  ·  = c Å

14 Max Von Laue scopre che i RX vengono diffratti da un cristallo secondo direzioni ben definite (1911) CuSO 4 ZnS CuSO 4 ZnS -il cristallo ha una struttura periodica ordinata -la dei RX è paragonabile alle distanze interatomiche.

15 DIFFRAZIONE è un fenomeno che avviene tutte le volte che la luce incontra un ostacolo o un’apertura di dimensioni paragonabili alla sua. …figure di interferenza caratterizzate da massimi e minimi di luminosità (interferenza costruttiva e distruttiva).

16 W. Henry Bragg e W. Lawrence Bragg Struttura cristallina di NaCl (1913), KCl, diamante Premi Nobel x la fisica (1915)

17 Fisica Chimica Metallurgia Scienza dei materiali Biologia molecolare Biochimica Medicina Cristallografia

18 Kathleen Lonsdale Struttura benzene C 6 H 6 (1929) “ La determinazione della struttura tridimensionale ci fornisce il punto di partenza per la comprensione di ogni proprietà chimica, fisica e biologica della molecola “ Hoffmann R.

19 Sorgente RX Raggi X monocromatici ( ) Esperimento di diffrazione raggi X su cristallo singolo Spettro di diffrazione Piani cristallografici dei RX = 0.7 – 1.7 Å diffrazione

20 sorgente di raggi X fascio raggi X onda generata gli elettroni … i responsabili della diffrazione ! gli elettroni … i responsabili della diffrazione !

21 interferenza costruttiva e distruttiva onde in fase in opposizione di fase parzialmente fuori fase Interferenza tra onde =

22 Piani cristallografici

23   O P d  RX incidenti RX diffratti Legge di Bragg: 2d·sen  = n Diffrazione = Riflessione dei raggi X

24 - Le posizioni dipendono dai parametri della cella elementare Figura di diffrazione: RX diffratti sono raccolti su un detector o su una lastra fotografica - L’ intensità dipende dal tipo di atomi e dalla loro posizione nella cella elementare. Migliaia di diffrazioni !

25 microscopio diffrazione RX Luce Pattern diffrazione cristallo Mappa densità elettronica

26 Spettro di diffrazione Mappa di densità elettronica molecola in 3D

27 Mappe di densità elettronica: immagini delle molecole ingrandite ca. 100 milioni di volte Na + Cl -

28 Trasformata di Fourier Fase dei raggi ! Intensità dei raggi diffratti

29 ma... la "fase" dipende dalle posizioni atomiche (sic !) …fase… di "migliaia" di riflessioni (!) Esistono vari metodi per risolvere il problema…

30 Impaccamento cristallino Unità asimmetrica

31 Cristalli di lisozima Biocristallografia = cristallografia applicata alle molecole biologiche per conoscere la struttura di proteine, zuccheri, vitamine, DNA …

32 …e raggi X da luce di sincrotrone (Elettra, Trieste) Ridotto tempo di raccolta dei dati da 1-5 giorni a 1-5 ore Migliore qualità dei dati

33 DNA “ icona della biologia molecolare “ Rosalind Franklin e Raymond Gosling (1952) F. Crick, J. Watson, M. Wilkins Nobel per la medicina (1962) “struttura molecolare degli acidi nucleici“

34 Dorothy Hodgkin premio Nobel chimica (1964) Vitamina B 12 (1954) Penicillina (1945) Insulina (1969)

35 M. F. Perutz e J. C. Kendrew, Nobel chimica (1962) Struttura molecolare dell’emoglobina e mioglobina Fe-eme

36 Struttura secondaria delle proteine foglietto   elica catena polipeptidica

37 Cristalli di proteina ottenuti nello spazio Cristalli di proteina ottenuti sulla terra Cristalli di proteine … 30-80% di acqua Quali condizioni chimico-fisiche ?

38 GRAZIE ! CRISTALLOGRAFIA… UNA PALLA, AMICO…!


Scaricare ppt "RADIOGRAFIA DELLE MOLECOLE la materia vista sotto "una luce diversa" Ennio Zangrando Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche"

Presentazioni simili


Annunci Google