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    Marina PORCELLI

    Insegnamento di CHIMICA E PROPEDEUTICA BIOCHIMICA

    Corso di laurea in TECNICHE DI LABORATORIO BIOMEDICO (ABILITANTE ALLA PROFESSIONE SANITARIA DI TECNICO DI LABORATORIO BIOMEDICO)

    SSD: BIO/10

    CFU: 4,00

    ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 40,00

    Periodo di Erogazione: Primo Semestre

    Italiano

    Lingua di insegnamento

    Italiano

    Contenuti

    Comprensione della struttura e delle leggi fondamentali della materia a livello atomico e molecolare, nonché delle sue trasformazioni; conoscenza della reattività e della nomenclatura dei composti chimici organici e inorganici; studio della struttura e delle proprietà delle macromolecole biologiche con particolare riferimento a carboidrati, proteine e lipidi; conoscenza, interpretazione e applicazione delle pratiche essenziali in chimica e propedeutica biochimica;

    Testi di riferimento

    -Chimica e Propedeutica Biochimica. Bettelheim FA, Brown WH, Campbell MK, Farrell SO, Ed. Edises.
    -Chimica Medica e Propedeutica Biochimica. Bellini T. Ed. Zanichelli.

    Obiettivi formativi

    -Conoscere le basi della chimica generale e organica propedeutiche alla biochimica.
    -Conoscere le relazioni struttura-funzione delle principali classi di macromolecole biologiche e la regolazione metabolica a livello molecolare.

    Prerequisiti

    I prerequisiti consistono nelle conoscenze di Chimica e Biochimica necessarie per superare la prova di ingresso

    Metodologie didattiche

    Lezioni frontali ed esercitazioni con proiezione di file Power Point

    Metodi di valutazione

    Prove intercorso o esame scritto con colloquio orale

    Altre informazioni



    Programma del corso

    Introduzione alla chimica. Composizione e stati di aggregazione della materia. Struttura e dimensioni dell’atomo e delle particelle subatomiche. Modelli atomici di Thomson, Rutherford, Bohr e Shrödinger. L’orbitale. I numeri quantici. Rappresentazione degli orbitali e loro riempimento. Configurazioni elettroniche degli elementi. Ibridazione degli orbitali.
    Classificazione degli elementi. La tavola periodica. Proprietà periodiche degli elementi: raggio atomico, affinità elettronica, energia di ionizzazione, elettronegatività. Metalli, non metalli e semimetalli.
    Gli elettroni nelle reazioni chimiche. Valenza. Molecole. Legami intramolecolari: legame covalente omopolare e polare, legame dativo, legame ionico, legame metallico. Legami intermolecolari: legame idrogeno, legame dipolo-dipolo, interazioni di Van der Wals.
    Numero di ossidazione. Nomenclatura e caratteristiche chimico-fisiche dei composti inorganici. Ossidi acidi e basici, perossidi, superossidi, idrossidi, acidi ossigenati, idruri, idracidi, sali, ioni poliatomici
    Simboli e formule di elementi e composti. Pesi atomici e molecolari. Principio di Avogadro. La mole.
    Proprietà delle soluzioni. La densità. La solubilità. Comportamento in acqua di soluti ionici e molecolari. La concentrazione delle soluzioni: percentuale peso/peso, percentuale peso/volume, percentuale volume/volume, frazione molare, molarità, molalità, normalità. Conversione tra unità di concentrazione. Diluizione delle soluzioni.
    Bilanciamento delle reazioni chimiche. Equilibri chimici. Energia di attivazione. Legge di azione di massa. Fattori che influenzano l’equilibrio di una reazione. Autoionizzazione dell’acqua. Acidi e basi secondo Arrenhius, Bronsted e Lowry. Forza degli acidi e delle basi. Acidi e basi poliprotici. Costante di ionizzazione acida (Ka). Soluzioni neutre, acide e basiche. Calcolo del pH di soluzioni acide e basiche. Soluzioni tampone. Calcolo del pH di una soluzione tampone. L’equazione di Henderson-Hasselbalch. I tamponi del sangue. Proprietà acido-base di ioni e sali.
    I composti organici. Legami del carbonio. Formula molecolare e formula di struttura. Isomeria di struttura e stereoisomeria. Meccanismi di reazione in chimica organica. Nucleofili ed elettrofili.
    Gli idrocarburi. Alcani e cicloalcani. Nomenclatura degli alcani. Proprietà fisiche degli alcani e reattività. Alcheni. Isomeria geometrica (cis-trans). Proprietà fisiche degli alcheni e reattività. Alchini. Proprietà fisiche e reattività degli alchini. Composti aromatici. Struttura del benzene. Stabilità dei sistemi aromatici. Nomenclatura dei composti aromatici. Proprietà chimiche degli idrocarburi aromatici.
    Alogenuri alchilici. Nomenclatura degli alogenuri alchilici. Meccanismo delle reazioni di sostituzione nucleofila SN1 e SN2. Reazioni di eliminazione.
    Gli alcoli. Nomenclatura degli alcoli. Acidità degli alcoli. Caratteristiche fisiche, sintesi e reattività degli alcoli. Fenoli. Eteri. Tioli e solfuri. Reazione di ossidazione dei tioli. Ammine. Nomenclatura delle ammine. Basicità delle ammine. Caratteristiche fisiche e reattività delle ammine. Ammine aromatiche. Aldeidi e chetoni. Nomenclatura di aldeidi e chetoni. Caratteristiche fisiche, sintesi e reattività di aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici. Nomenclatura degli acidi carbossilici. Acidità degli acidi carbossilici. Caratteristiche fisiche, sintesi e reattività degli acidi carbossilici. Derivati degli acidi carbossilici. Alogenuri acilici, anidridi, tioesteri, esteri, ammidi. Reattività dei derivati degli acidi carbossilici. Anidridi ed esteri dell’acido fosforico.
    Introduzione alla biochimica. I costituenti chimici della materia vivente, la chimica del carbonio, le biomolecole.
    Gruppi funzionali delle biomolecole. Strutture principali dei gruppi funzionali. Principali reazioni dei gruppi funzionali.
    Acqua. Struttura. Interazioni deboli in ambiente acquoso. L’acqua come solvente e come reagente. Proprietà dell’acqua. Carboidrati. Carbonio chirale ed isomeria ottica. Configurazioni D e L. Monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi e loro strutture. Legami glicosidici.
    Lipidi. Classificazione dei lipidi. Gli acidi grassi: struttura e principali acidi grassi. Acidi grassi saturi ed insaturi. Acilgliceroli. Fosfolipidi. Cere. Terpeni e steroidi. Lipidi cellulari e lipidi di riserva; lipidi semplici e complessi. Struttura e funzione dei trigliceridi e dei fosfolipidi. Il colesterolo.
    Amminoacidi. Classificazione, struttura e proprietà chimico-fisiche, stereoisomeria. Le catene laterali degli amminoacidi. Legame peptidico.
    Nucleotidi. Basi azotate. Nucleosidi e nucleotidi. ATP. Nucleotidi presenti nei coenzimi.

    English

    Teaching language

    Italian

    Contents

    Understanding the structure, the transformations and the fundamental laws of matter at the atomic and molecular level; knowledge of both reactivity and nomenclature of organic and inorganic chemical compounds; study of the structure and properties of biological macromolecules with particular reference to carbohydrates, proteins and lipids; knowledge, interpretation and application of the essential practices in in chemistry and biochemical propaedeutics.

    Textbook and course materials

    -Chimica e Propedeutica Biochimica. Bettelheim FA, Brown WH, Campbell MK, Farrell SO, Ed. Edises.
    -Chimica Medica e Propedeutica Biochimica. Bellini T. Ed. Zanichelli.

    Course objectives

    -Knowledge of the bases of general and organic chemistry preparatory to biochemistry.-Knowledge of the structure-function relationships of the main classes of biological macromolecules and the metabolic regulation at the molecular level.


    Prerequisites

    The prerequisites consist of the knowledge of Chemistry and Biochemistry necessary to pass the entrance test

    Teaching methods

    Frontal lessons and exercises with projection of Power Point files

    Evaluation methods

    Tests “in itinere” or written exam with oral interview

    Other information



    Course Syllabus

    Introduction to chemistry. Composition and states of aggregation of matter. Structure and size of the atom and subatomic particles. Atomic models by Thomson, Rutherford, Bohr and Shrödinger. The orbital. Quantum numbers. Representation of orbitals and their filling. Electronic configurations of the elements. Orbitals’ hybridization.
    Elements’ classification. The periodic table. Periodic properties of the elements: atomic radius, electron affinity, ionization energy, electronegativity. Metals, non-metals and semi-metals.
    Electrons in chemical reactions. Valence. Molecules. Intramolecular bonds: homopolar and polar covalent bond, dative bond, ionic bond, metallic bond. Intermolecular bonds: hydrogen bond, dipole-dipole bond, Van der Wals interactions.
    Oxidation number. Nomenclature and physico-chemical characteristics of inorganic compounds. Acid and basic oxides, peroxides, superoxides, hydroxides, oxygenated acids, hydrides, hydracids, salts, polyatomic ions.
    Symbols and formulas of elements and compounds. Atomic and molecular weights. Avogadro's principle. The mole.
    Properties of solutions. The density. The solubility. Ionic and molecular solutes in water solutions. Solutions’ concentration: weight / weight percentage, weight / volume percentage, volume / volume percentage, mole fraction, molarity, molality, normality. Conversion between concentration units. Dilution of solutions.
    Balance of chemical reactions. Chemical equilibria. Activation energy. Law of mass action. Factors that affect the equilibrium of a reaction. Self ionization of water. Acids and bases according to Arrenhius, Bronsted and Lowry. Strength of acids and bases. Polyprotic acids and bases. Acid ionization constant (Ka). Neutral, acidic and basic solutions. Calculation of the pH of acidic and basic solutions. Buffer solutions. Calculation of the pH of a buffer solution. The Henderson-Hasselbalch equation. The blood buffer system. Acid-base properties of ions and salts.
    Organic compounds. Carbon bonds. Molecular formula and structural formula. Structure isomerism and stereoisomerism. Reaction mechanisms in organic chemistry. Nucleophiles and electrophiles.
    Hydrocarbons. Alkanes and cycloalkanes. Nomenclature of alkanes. Physical properties of alkanes and reactivity. Alkenes. Geometric isomerism (cis-trans). Physical properties of alkenes and reactivity. Alkynes. Physical properties and reactivity of alkynes. Aromatic compounds. Structure of benzene. Stability of aromatic systems. Nomenclature of aromatic compounds. Chemical properties of aromatic hydrocarbons.
    Alkyl halides. Nomenclature of alkyl halides. Mechanism of SN1 and SN2 nucleophilic substitution reactions. Elimination reactions.
    Alcohols. Nomenclature of alcohols. Acidity of alcohols. Physical characteristics, synthesis and reactivity of alcohols. Phenols. Ethers. Thiols and sulphides. Oxidation reaction of thiols. Amines. Nomenclature of amines. Basicity of amines. Physical characteristics and reactivity of amines. Aromatic amines. Aldehydes and ketones. Nomenclature of aldehydes and ketones. Physical characteristics, synthesis and reactivity of aldehydes and ketones. Carboxylic acids. Nomenclature of carboxylic acids. Acidity of carboxylic acids. Physical characteristics, synthesis and reactivity of carboxylic acids. Derivatives of carboxylic acids. Acyl halides, anhydrides, thioesters, esters, amides. Reactivity of carboxylic acid derivatives. Anhydrides and esters of phosphoric acid.
    Introduction to biochemistry. The chemical constituents of living matter, the chemistry of carbon, biomolecules.
    Functional groups of biomolecules. Main structures of functional groups. Main reactions of functional groups.
    Water. Structure. Weak interactions in aqueous solutions. Water as a solvent and as a reagent. Properties of water. Carbohydrates. Chiral carbon and optical isomerism. D and L configurations. Monosaccharides, disaccharides, polysaccharides and their structures. Glycosidic bonds.
    Lipids. Lipid classification. Fatty acids: structure and main fatty acids. Saturated and unsaturated fatty acids. Acylglycerols. Phospholipids. Waxes. Terpenes and Steroids. Cellular lipids and reserve lipids; simple and complex lipids. Structure and function of triglycerides and phospholipids. Cholesterol.
    Amino acids. Classification, structure and physico-chemical properties, stereoisomerism. The side chains of amino acids. Peptide bond.
    Nucleotides. Nitrogen bases. Nucleosides and nucleotides. ATP. Nucleotides in the coenzymes.

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