CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA - canale 4

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.

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

Conoscenza di base di chimica generale ed organica.

Obbligatoria

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.

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

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

Compito a risposta multipla in itinere

Calcolo delle concentrazioni e del pH