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    Adriana BORRIELLO

    Insegnamento di BIOCHIMICA

    Corso di laurea in FISIOTERAPIA (ABILITANTE ALLA PROFESSIONE SANITARIA DI FISIOTERAPISTA)

    SSD: BIO/10

    CFU: 2,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 24,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Introduzione ai principi di Chimica Generale ed Inorganica per la comprensione delle leggi fondamentali della materia, della sua struttura e delle sue trasformazioni. Comprensione, interpretazione ed applicazione delle leggi che governano l’equilibrio chimico, ed in particolare le reazioni acido-base. Studio della struttura e delle funzioni delle molecole di interesse biologico (glucidi, lipidi e proteine) e dei principali processi metabolici nell'organismo umano.

    Testi di riferimento

    -- Massimo Stefani, Niccolò Taddei. Chimica, e Biochimica – Zanichelli
    - Michele Samaja e Rita Paroni, Chimica e biochimica (per le lauree triennali dell'area biomedical), Piccin, Padova
    - Rita Roberti e Giovanni Alunni Bistocchi. Elementi di Chimica e Biochimica The McGraw-Hill Companies srl, PUBLISHING GROUP Italia

    Obiettivi formativi

    Obiettivo formativo fondamentale del corso è fornire allo studente, partendo da concetti fondamentali di Chimica inorganica ed organica di base, strumenti per un'adeguata comprensione della struttura e funzione delle molecole di interesse biologico e del loro coinvolgimento nei principali eventi metabolici.

    Prerequisiti

    Il Corso è inserito in un modulo di base (I semestre I anno) e pertanto non è richiesta propedeuticità. I prerequisiti consistono nelle conoscenze di Matematica, Fisica e Chimica necessarie per superare la prova di accesso al Corso.

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali con proiezione di presentazioni in power point

    Metodi di valutazione

    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. Domande aperte copriranno tutti gli argomenti di Biochimica in programma. 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.

    Altre informazioni

    Materiale didattico fornito dal docente

    Programma del corso

    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. Concentrazioni 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. Stechiometria delle reazioni chimiche.
    Equilibrio chimico. Reazioni all’equilibrio e costante di equilibrio di una reazione.
    Definizione di velocità di una reazione chimica. Costante di velocità 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. 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. Concetto di luce polarizzata. 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.
    PROTEINE DELLA DIETA
    Destini metabolici degli amminoacidi. Transaminazione e ciclo dell’urea
    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. Acidi grassi essenziali. Acidi grassi Omega 6 ed omega 3. Trigliceridi. Fosfolipidi. Glicolipidi. Lipidi della dieta. Lipoproteine plasmatiche. Cenni sul me3tabolismo dei lipidi

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Introduction to the principles of General and Inorganic Chemistry for understanding the fundamental laws of matter, its structure and its transformations. Understanding, interpretation and application of the laws that govern the chemical equilibrium, and in particular the acid-base reactions. Study of the structure and functions of molecules of biological interest (glucides, lipids and proteins) and of the main metabolic processes in the human body.

    Textbook and course materials

    - Massimo Stefani, Niccolò Taddei. Chimica, e Biochimica – Zanichelli
    - Michele Samaja e Rita Paroni, Chimica e biochimica (per le lauree triennali dell'area biomedical), Piccin, Padova
    - Rita Roberti e Giovanni Alunni Bistocchi. Elementi di Chimica e Biochimica The McGraw-Hill Companies srl, PUBLISHING GROUP Italia

    Course objectives

    Fundamental training objective of the Course is to provide the students with the basic knowledge of Inorganic and Organic Chemistry essential for the comprehension and the knowledge of the structure, function and transformations of the biomolecules of biological interest and their involvement in the main metabolic events.

    Prerequisites

    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.

    Teaching methods

    Frontal lessons with projection of Power Point files.

    Evaluation methods

    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. Open questions will cover all the biochemical issues included in the program. 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.

    Other information

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

    Course Syllabus

    Introduction to Chemistry. Physical and chemical properties of matter. Pure substances and mixtures. Elementary substances and compound substances.
    ATOM
    Structure of the atom. Atomic number and mass number. Isotopes. Orbitals and quantum numbers.
    Periodic table of the elements.
    Organization in periods and in groups. Metals, non-metals and transition elements.
    CHEMICAL BOND
    Definition of chemical bond. Ionic bond: definition and characteristics. Covalent bond: definition and characteristics. Dative or coordination link. Simple, double or triple bond. Bonding length. Electronegativity of atoms. Trend of electronegativity along the periodic table. Polarity of covalent bonds. Geometry of the bonds. Electric dipoles.
    Weak bond: hydrogen bonds, hydrophobic interactions, Van der Waals forces.
    ATOMIC MASS AND MOLECULAR MASS. CONCEPT OF MOLE.
    MIXTURES AND SOLUTIONS
    Solubility concept. Concentrations of solutions. Molarity, molality, normality, mass percentage (weight). Calculation exercises of solution concentrations and conversion between the different units of measurement.
    CHEMICAL REACTIONS
    Reversibility and irreversibility of chemical reactions. The chemical equation. Lavoisier's law of mass conservation. Stoichiometry of chemical reactions. Stoichiometric coefficients and balance of a reaction.
    Chemical equilibrium. Equilibrium reactions. Law of the mass and constant equilibrium action of a reaction.
    Definition of speed of a chemical reaction. Speed ​​constant of a reaction.
    WATER
    Water molecule. Water functions. Interactions between water and ionic compounds, polar and apolar.
    ACIDS AND BASES
    Acids and bases according to Arrenhius, Bronsted and Lowry. Strength of acids and bases. Chemical structure and acidity and basicity. Acids and bases according to Lewis. pH of a solution. Buffer solution. Henderson-Hasselbalch equation.
    GENERAL PRINCIPLES OF ORGANIC CHEMISTRY AND FUNCTIONAL GROUPS
    stereoisomery
    Definition of a chiral center. Definition of enantiomers or optical isomers. Optical activity of enantiomers. Polarized light concept. Definition of diastereoisomers.
    INTRODUCTION TO PROTEINS
    Protein functions. Amino acids. Structure and properties of amino acids. Peptide bond, property of the peptide bond.
    Protein organization levels: primary, secondary, alpha-helix structure, beta sheet, supersecondary structures, tertiary and quaternary structure.
    ENZYMES
    Definition of biological catalyst. Enzymatic catalysis. Enzyme-substrate interaction models. Enzymatic kinetics. Equation of Michaelis and Menten, Curve of Michaelis and Menten. Vmax and Km. Enzymatic inhibition Mechanisms of enzymatic regulation.
    OXYGEN CONVEYOR PROTEINS
    Fe and heme group. Myoglobin and hemoglobin. Properties and structural characteristics of myoglobin and hemoglobin. Hemoglobin and myoglobin saturation curves. Glycosylated hemoglobin.
    PROTEIN OF DIET
    Metabolic bases of amino acids. Transamination and urea cycle
    CARBOHYDRATES OR GLUCIDES
    Carbohydrates, functions of carbohydrates. Carbohydrates as an energy source and as energy reserve molecules in the body. Differences from lipids. Monosaccharides: chemical structures, classification, optical properties. Main aldoses and ketoses. Cyclic structures. Disaccharides: lactose and sucrose. Hypolactasia and lactose intolerance. Polysaccharides: starch, cellulose and glycogen. Structural and functional characteristics.
    Importance of glucose in human metabolism. Normal blood sugar levels. Hyperglycemia and diabetes mellitus. Main metabolic fates of glucose.
    LIPID
    Lipid functions. Storage lipids, membrane lipids and lipids with specific biological activities. Fatty acids. Structural characteristics. Saturated and unsaturated fatty acids. Polyunsaturated fatty acids. Essential fatty acids. Omega 6 and omega 3 fatty acids. Triglycerides. Phospholipids. Glycolipids. Lipids of the diet. Plasma lipoproteins

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