Italiano

Introduzione ai principi generali di chimica generale, inorganica ed organica. Studio della struttura e delle funzioni delle molecole di interesse biologico (glucidi, lipidi e proteine) e dei principali processi metabolici nell'organismo umano.

- Massimo Stefani, Niccolò Taddei. Chimica & Biochimica - Zanichelli
- Rita Roberti e Giovanni Alunni Bistocchi. Elementi di Chimica e Biochimica The McGraw-Hill Companies srl, PUBLISHING GROUP Italia
- Tiziana Bellini. Chimica Medica e Propedeutica Biochimica - Zanichelli

Obiettivo formativo fondamentale del corso è fornire allo studente una conoscenza di chimica generale, inorganica ed organica adeguata alla comprensione della struttura e funzione delle molecole di interesse biologico e del loro coinvolgimento nei principali eventi metabolici. Al termine del Corso, lo studente avrà acquisito conoscenze sul significato delle principali vie metaboliche e delle loro variazioni in diversi contesti fisiologici e patologici

Il Corso è inserito in un modulo di base e pertanto non è richiesta propedeuticità.

lezioni frontali con proiezione di file powerpoint

La valutazione comprende una prova scritta seguita da un colloquio orale.
La prova scritta consiste in 15 test a risposta multipla o aperta, con semplici problemi inerenti il calcolo delle concentrazioni delle soluzioni e degli equilibri chimici in soluzione acquosa e del del pH delle soluzioni, e concetti base della Biochimica. Un voto minimo di 18/30 è necessario per essere ammesso all’esame orale, che coprirà tutti gli argomenti di Chimica e Biochimica inclusi nel programma del corso. Il voto finale sarà valutato in trentesimi, dove 18 rappresenta il minimo e 30 il massimo e verrà attribuito sulla base della prova scritta e/ orale.

materiale didattico fornito dal docente

INTRODUZIONE
Introduzione alla Chimica. Proprietà fisiche e chimiche della materia. Sostanze pure e miscele. Sostanze elementari e sostanze composte.
ATOMO
Struttura dell’atomo. Numero atomico e numero di massa. Isotopi. Orbitali e numeri quantici.
Tavola periodica degli elementi.
Organizzazione in periodi e in gruppi. Metalli, non metalli ed elementi di transizione.
LEGAME CHIMICO
Definizione di legame chimico. Legame ionico: definizione e caratteristiche. Legame covalente: definizione e caratteristiche. Legame dativo o di coordinazione. Legame semplice, doppio o triplo. Lunghezza di legame. Elettronegatività degli atomi. Andamento dell’elettronegatività lungo la tavola periodica. Polarità dei legami covalenti. Geometria dei legami. Dipoli elettrici.
Legame deboli: legami ad idrogeno, interazioni idrofobiche, forze di Van der Waals.
MASSA ATOMICA E MASSA MOLECOLARE. CONCETTO DI MOLE.
MISCELE E SOLUZIONI
Concetto di solubilità. Solubilità in funzione della temperatura e della pressioneConcentrazioni delle soluzioni. Molarità, molalità, normalità, percentuale in massa (peso). Esercizi di calcolo delle concentrazioni di soluzioni e di conversione fra le diverse unità di misura.
REAZIONI CHIMICHE
Reversibilità ed irreversibilità delle reazioni chimiche. L’equazione chimica. Legge di Lavoisier di conservazione della massa. Stechiometria delle reazioni chimiche. Coefficienti stechiometrici
Equilibrio chimico. Reazioni all’equilibrio. Legge dell’azione di massa e costante di equilibrio di una reazione.

ACQUA
Molecola dell’acqua. Funzioni dell’acqua. Interazioni fra acqua e composti ionici, polari e apolari.
ACIDI E BASI
Acidi e basi secondo Arrenhius, Bronsted e Lowry. Forza degli acidi e delle basi. Struttura chimica e acidità e basicità. Acidi e basi secondo Lewis. Ionizzazione dell’acqua. pH di una soluzione. Soluzione tampone. Equazione di Henderson-Hasselbalch.
PRINCIPI GENERALI DI CHIMICA ORGANICA E GRUPPI FUNZIONALI
STEREOISOMERIA
Definizione di centro chirale. Definizione di enantiomeri o isomeri ottici. Attività ottica degli enantiomeri. Definizione di diastereoisomeri.
INTRODUZIONE ALLE PROTEINE
Funzioni delle proteine. Amminoacidi. Struttura e proprietà degli amminoacidi. Legame peptidico, proprietà del legame peptidico.
Livelli di organizzazione delle proteine: struttura primaria, secondaria, alfa-elica, foglietto beta, strutture supersecondarie, struttura terziaria e quaternaria.
ENZIMI
Definizione di catalizzatore biologico. Catalisi enzimatica. Modelli di interazione enzima-substrato. Cinetica enzimatica. Equazione di Michaelis e Menten, Curva di Michaelis e Menten. Vmax e Km. Inibizione enzimatica Meccanismi di regolazione enzimatica.
PROTEINE TRASPORTATRICI DELL’OSSIGENO
Fe e gruppo eme. Mioglobina ed emoglobina. Proprietà e caratteristiche strutturali della mioglobina e dell’emoglobina. Curve di saturazione di emoglobina e mioglobina. Emoglobina glicosilata.

Destini metabolici degli amminoacidi.
CARBOIDRATI O GLUCIDI
Carboidrati, funzioni dei carboidrati. Carboidrati come fonte di energia e come molecole di riserva energetica nell’organismo. Differenze rispetto ai lipidi. Monosaccaridi: strutture chimiche, classificazione, proprietà ottiche. Principali aldosi e chetosi. Strutture cicliche. Disaccaridi: lattosio e saccarosio. Ipolattasia ed intolleranza al lattosio. Polisaccaridi: amido, cellulosa e glicogeno. Caratteristiche strutturali e funzionali.
Importanza del glucosio nel metabolismo dell’uomo. Valori normali di glicemia. Iperglicemia e diabete mellito. Principali destini metabolici del glucosio.
LIPIDI
Funzioni dei lipidi. Lipidi di riserva, lipidi di membrana e lipidi con attività biologiche specifiche. Acidi grassi. Caratteristiche strutturali. Acid grassi saturi ed insaturi. Acidi grassi polinsaturi. Trigliceridi. Fosfolipidi.

Italian

Principles of General and Inorganic Chemistry for the comprehension of the fundamental laws of the matter, of its structure and its transformations. Knowledge, interpretation and application of the laws driving the chemical equilibrium, particularly the acid-base reactions. Key concepts of Organic Chemistry, with emphasis on the structure and reactivity of the functional groups. Study of the structure and properties of the biological macromolecules, such as carbohydrates, proteins and lipids, providing a molecular interpretation of the biochemical structure and of the biological phenomena

- Massimo Stefani, Niccolò Taddei. Chimica & Biochimica - Zanichelli
- Rita Roberti e Giovanni Alunni Bistocchi. Elementi di Chimica e Biochimica The McGraw-Hill Companies srl, PUBLISHING GROUP Italia
- Tiziana Bellini. Chimica Medica e Propedeutica Biochimica - Zanichelli

Fundamental training objective of the Course is to provide the students with the basic knowledge of General Chemistry, Inorganic and Organic Chemistry essential for the comprehension of the structure, function and transformations of the biomolecules and of their involvement in the main metabolic processes. At the end of the Course, the student will have acquired the knowledge and the abilities 1) to solve problems concerning the calculation of solution concentrations and the study of chemical equilibrium in aqueous solution and calculation of pH and pOH; 2) to recognize the functional groups in the molecules of biological interest and to identify their reactivity properties. At the end of the Course, the student will be familiar with the basic concepts on the principal macromolecules of biological interest and their functional roles.

The Course Is in the framework of a basic module (I semester, I year, therefore the prerequisites simply consist of the knowledge of Mathematics, Physics and Chemistry necessary to pass the entrance test to the Course.

Frontal lessons with projection of Power Point files

The evaluation of student proficiency is based on both written and oral test (viva voce).
The written test consists of 15 questions, including multiple-choice questions on all topics, open questions and problems concerning the calculation of solution concentrations and of pH and pOH of aqueous solutions. In order to pass the written part of the exam and access to the viva voce, the student must obtain a score of 18/30. The oral exam covers all Chemistry and Biochemistry topics included in the Course program.
The final grade is expressed in 30/30, where 18/30 represents the minimum and 30/30 the maximum and it is established during the written and oral examination.

The material used for the lectures and exercises that are integrated in the course will be shared electronically (pdf file)

INTRODUCTION
Introduction to the Chemistry. Physical and chemical properties of the matter. Pure substances and mixtures. Elementary and composed substances.
ATOMS
Atom structure. Atomic number and mass number. Isotopes. Atomic theory and the uncertainty principle. The atomic orbital, quantum numbers, number of orbitals and their filling. Electronic configurations of the elements. Periodic system and periodic table of elements. Ionization energy and electronic affinity, valence electrons.
BONDS
The chemical bonds. The ionic bond, ionic compounds. The covalent bond, electronegativity. Oxidation numbers. Metal bonds. Weak bonds: H bonds, hydrophobic bonds.
Nomenclature of inorganic compounds.
Formula weights and molecular weights. Mole and calculation of mass relationships.
Chemical reactions, the reaction equation, law of conservation of the masses. Qualitative and quantitative meaning of a reaction equation, stoichiometric calculation.
Solutions, methods for expressing concentration. Velocity of a reaction, equilibrium in solution, law of mass action, principle of Le Chatelier.
Acids and Bases, Bronsted and Lowry theory, strength of acids and bases. Self-ionization of water, the pH of acids and strong bases. Calculation of pH of weak acids and bases, buffer solutions. Carbon chemistry, carbon bonds, carbon chains. Isomers. Functional groups, reactivity and nomenclature of alcohols, aldehydes, ketones, carboxylic acids, amines. Monofunctional and multifunctional compounds.
Structure and biological functions of proteins, carbohydrates and lipids.
General information on the metabolism of carbohydrates, proteins and lipids.