CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA - canale 2

BIO/10 - 6 CFU - 1° semestre

Docente titolare dell'insegnamento

GIOVANNI LI VOLTI


Obiettivi formativi

Le attività più complesse degli organismi viventi hanno il loro fondamento nei processi chimici. Uno dei campi di studio più affascinanti è la ricerca dettagliata di come reazioni chimiche possano condizionare i comportamenti che osserviamo negli organismi viventi. Per poter comprendere e utilizzare i contenuti delle discipline biomediche e odontoiatriche quali la biochimica, la biologia molecolare, la fisiologia, la patologia molecolare, la farmacologia molecolare occorre conoscerne le loro basi chimiche. Esse prevedono l’elaborazione e derivazione delle proprietà dei gas, dei liquidi, delle soluzioni, delle strutture molecolari organiche e del loro determinismo nei sistemi macromolecolari, delle leggi dell’omeostasi biologica, delle ossidazioni biologiche, dei fenomeni di membrana, dei materiali dentari.


Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Lezioni frontali con presentazioni power point. Esercitazioni in aula e seminari di docenti ed esperti del settore


Prerequisiti richiesti

Conoscenza di base di chimica generale ed organica.



Frequenza lezioni

Obbligatoria



Contenuti del corso

CHIMICA GENERALE

Cenni sulla struttura dell’atomo: particelle atomiche e modello atomico ad orbitali.

Radioattività: natura delle radiazioni e loro effetti biologici. Gli isotopi stabili ed instabili, loro importanza in biologia e medicina. Proprietà atomiche. Configurazioni elettroniche e sistema periodico.

Il legame chimico: legame ionico, covalente, coordinativo, legame idrogeno, forze di Van der Waals. Risonanza.Geometria delle molecole più semplici. Ibridazione degli orbitali. Complessi di coordinazione e macromolecole biologiche (emoglobina, citocromi, vitamina B12, etc.). Sistematica chimica: ossidi acidi e basici, idrossidi, acidi; sali neutri, acidi e basici; perossidi, idruri. Caratteristiche e proprietà generali dello stato solido, liquido e gassoso: leggi dei gas ideali e loro importanza nella respirazione. Passaggi di stato. Diagramma di stato dell’acqua.

Le soluzioni: acqua come solvente. Molarità, normalità, molalità, frazione molare. Concentrazione di alcuni elettroliti nei liquidi biologici. Proprietà colligative: crioscopia, pressione osmotica e suo significato biologico. Soluzioni ipertoniche, isotoniche, ipotoniche e loro utilizzazione in medicina. Concetto di osmole. Elettroliti.

 

Proprietà colligative delle soluzioni elettrolitiche: grado di dissociazione, forza ionica.

Reazioni chimiche: cinetica e fattori che influenzano la velocità di reazione. Ordine di reazione. Energia di reazione e catalisi. Importanza della catalisi in biologia: cenni sulla catalisi enzimatica. Equilibri chimici: legge dell’azione di massa. Principio dell’equilibrio mobile.

Equilibri chimici in soluzione: ionici e non. Nozioni di termodinamica: concetti di entalpia,

entropia ed energia libera. Legge di Hess. Nozioni di bioenergetica: reazioni accoppiate,

composti ad elevato potenziale energetico (ATP, GTP, etc.).

Reazioni di ossidoriduzione: numero di ossidazione, potenziale redox e sua misura, sua variazione in funzione del pH. Misura potenziometrica del pH. Reazioni redox della materia vivente.

Acidi e basi: acqua come elettrolita, pH. Forza di un acido e di una base.

Equilibri in soluzione: idrolisi, pK, sistemi tampone e tamponi fisiologici. Curve di titolazione di acidi e basi, anfoliti. Importanza dell’equilibrio acido-base nell’organismo. Prodotto di solubilità.

Soluzioni colloidali: caratteristiche, classificazione, metodi di studio.

 

CHIMICA BIOINORGANICA

Nozioni fondamentali sui composti degli elementi di maggiore interesse biologico: Na, K, Li,

Ca, Mg, Cu, Mn, Fe, Co, H, O, C, N, S, P, Cl, Br.

 

CHIMICA ORGANICA

Classificazione dei composti in base ai gruppi funzionali. Classificazione delle reazioni organiche. Importanza biologica delle stesse. Isomeria. Isomeria strutturale cis- e trans-, tautomeria, isomeria ottica (serie stereochimiche); rilevanza della isomeria ai fini delle proprietà dei composti di interesse biologico e medico.

Effetti elettronici: induttivo, mesomero, sterico. Reagenti elettrofili e nucleofili.

Le reazioni organiche: reazioni di ossidoriduzione; reazioni di sostituzione (SN1 e SN2); reazioni di addizione nucleofila semplice al legame carbonilico; reazioni di addizione elettrofila seguita da reazione di eliminazione; reazioni di addizione elettrofila agli alcheni e alchini; reazioni di sostituzione elettrofila; effetti orientanti; reazioni di polimerizzazione. Composti organici. Alcani, alcheni, dieni, alchini, idrocarburi cicloalifatici; nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche.

Areni: nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche.

Alogenuri alchilici e arilici: nomenclatura, proprietà chimiche. Alcoli alifatici ed aromatici, mono e polivalenti: nomenclatura, classificazione, proprietà chimiche. Tioalcoli.

Fenoli, eteri e tioeteri: nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche. Ammine alifatiche e aromatiche: nomenclatura, classificazione, proprietà chimiche; sali di ammonio quaternario, ammino-alcoli, diammine. Reazioni di riconoscimento. Aldeidi e chetoni alifatici ed aromatici: proprietà; condensazione aldolica.

Acidi alifatici ed aromatici: proprietà chimiche, effetto induttivo sull’acidità; acidi mono e policarbossilici, saturi, insaturi; sintesi maloniche, ossiacidi (lattidi e lattoni), chetoacidi (tautomeria cheto-enolica), enolfosfati. Derivati degli acidi: esteri, esteri fosforici; amidi, anidridi: semplici, miste, cicliche; nitrili, idrazidi: proprietà chimiche e reazioni di riconoscimento; cloruri acilici. Lipidi: gliceridi, olii, grassi, saponificazione; fosfolipidi e sfingolipidi; cenni sul ruolo biologico di questa classe di composti.

Aminoacidi: comportamento elettrolitico. Legame carbo-amidico. Peptidi. Proteine e loro struttura. Glucidi: nomenclatura, solubilità, classificazione; configurazione degli osi, mutarotazione, proprietà chmiche; di- e polisaccaridi; amminozuccheri. Composti eterociclici a 5 e 6 termini, ad anelli condensati: aromaticità, acidità (furano, pirrolo, tiofene, tiazolo, imidazolo, ossazolo, piridina, pirimidina, purina, indolo, chinolina, isochinolina, acido nicotinico, acido isonicotinico). Basi puriniche e pirimidiniche: loro tautomeria. Acidi nucleici. Dosaggi di composti organici di significato biologico nell’analisi chimico-clinica.



Testi di riferimento

R.C. Bauer Introduzione alla Chimica (Piccin)

Masterton- Hurley Chimica Principi e Reazioni (Piccin)

J. R. Amend, B. P. Mundy, M. T. Arnold - Chimica Generale, Organica e Biologica – Piccin

Denniston – Chimica Generale, Chimica Organica e Propedeutica Biochimica- McGraw-Hill


Altro materiale didattico

https://studium.unict.it/dokeos/2020/courses/17552/




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