Ateneo - UPO

Il corso sarà strutturato in due parti: chimica generale e chimica organica. Nella parte di chimica generale sarà affrontata la struttura e gli stati della materia. Saranno approfonditi gli aspetti che riguardano: i) la struttura dell’atomo e le proprietà periodiche; ii) i legami chimici e le interazioni intermolecolari; iii) le proprietà dei gas, con specifici approfondimenti riguardanti la fisiologia della respirazione; iv) le proprietà dello stato liquido e delle soluzioni, con una particolare attenzione posta alle proprietà colligative ed alla misura ed il calcolo delle concentrazioni; v) i composti e le reazioni chimiche; vi) gli equilibri chimici, la cinetica chimica ed il ruolo svolto dai catalizzatori; vii) gli equilibri acido base e le soluzioni tampone, con approfondimenti riguardanti il mantenimento dell’equilibrio acido-base nell’organismo umano; viii) il potenziale elettrochimico e le reazioni di ossido-riduzione.
Nella parte di chimica organica saranno descritti: i) la struttura e le caratteristiche chimico-fisiche dei gruppi funzionali organici; ii) i legami del carbonio ed i suoi diversi stati di ossidazione; iii) la struttura e le caratteristiche chimico-fisiche delle principali molecole organiche e le principali reazioni alle quali possono partecipare; iv) struttura, classificazione e definizione delle caratteristiche chimico-fisiche delle principali classi di molecole e macromolecole di interesse biologico (glucidi, lipidi, aminoacidi e polipeptidi e acidi nucleici).

- Bettelheim, Chimica e Propedeutica Biochimica, EdiSES
- Anastasia, Chimica di base per le scienze della Vita. Volumi 1 e 2 Delfino Editore
- Tiziana Bellini, Chimica medica e propedeutica biochimica
Con applicazioni cliniche
Seconda edizione
Revisione scientifica e medica di F. Dallocchio e R. Alvisi, 2024

L’obiettivo formativo generale di questo corso è quello di fornire le basi per la comprensione dei principi che governano i processi chimici e chimico-fisici della materia per saperli applicare alla fisiologia umana nello stato di salute e di malattia. In particolare, durante questo corso saranno forniti gli strumenti per: i) conoscere il ruolo dei diversi tipi di legame e delle interazioni intermolecolari nel determinare la struttura della materia; ii) riconoscere le diverse caratteristiche chimico-fisiche degli elementi e dei composti da essi formati ed il modo in cui essi reagiscono fra loro; iii) comprendere ed applicare le leggi che descrivono il comportamento dei gas, le proprietà delle soluzioni liquido-gassoso, liquido-liquido e liquido-solido; iv) acquisire le competenze necessarie per il calcolo delle concentrazioni; v) essere in grado di risolvere problemi inerenti le reazioni chimiche e gli equilibri chimici, in particolare gli equilibri acido base con il calcolo del pH; iv) riconoscere i gruppi funzionali e le classi dei principali composti organici, nonché le loro caratteristiche chimico-fisiche e le principali reazioni a cui possono partecipare; v) riconoscere i gruppi funzionali e le delle molecole biologiche, nonché le loro caratteristiche chimico-fisiche. Al termine del corso lo studente potrà applicare le conoscenze acquisite ai processi che governano l’organismo umano con riferimenti alle applicazioni cliniche trattate quali: la respirazione, il mantenimento dell’equilibrio idro-salino ed acido base, il potenziale di membrana ed il potenziale riducente di una cellula. Possiederà inoltre le conoscenze di base sulla struttura delle molecole organiche e biologiche sufficienti per porre in relazione la struttura con le proprietà chimico-fisiche della molecola stessa e per poter affrontare lo studio dei processi metabolici.

Conoscenze di base di fisica, matematica e biologia.

Lezioni frontali mediante la proiezione di diapositive, e proiezione di filmati. Esecuzione in aula di problemi, quiz ed esposizione di casi per guidare lo studente alla loro risoluzione in maniera autonoma. Possibilità di eseguire a casa problemi, quiz e risoluzione di casi tramite la piattaforma moodle. Alcuni approfondimenti riguardanti la chimica applicata alla salute ed alla fisiologia dell’organismo umano saranno disponibili agli studenti come dispense. Per la preparazione dell’esame gli studenti potranno inoltre utilizzare il materiale fornito dall’insegnante ed i libri di testo consigliati per approfondire gli argomenti discussi in aula.

La copia pdf delle diapositive proiettate, il materiale di approfondimento e tutte le informazioni riguardanti il corso e le modalità di esame saranno rese disponibili in DIR.
Le studentesse e gli studenti con disabilità o con Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o con Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere servizi e strumenti specifici a loro dedicati rivolgendosi allo Staff Sviluppo e Coordinamento Carriere e Servizi alle Studentesse e agli Studenti e consultando la pagina dedicata del sito di Ateneo: https://uniupo.it/it/servizi/servizi-studenti-disabili-e-dsa
Le studentesse e gli studenti con disabilità, DSA, BES, una volta preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono contattare la/il docente titolare dell'insegnamento in relazione alla declinazione delle modalità di esame, in merito agli aspetti didattici.

Durante il corso saranno effettuate delle prove in itinere. Tali prove NON saranno utilizzate ai fini della valutazione finale, ma consentiranno allo studente di valutare il suo livello di comprensione dei diversi argomenti e di esercitarsi per il superamento della prova di esame.
L’obiettivo della prova d’esame consisterà nel verificare il livello di conoscenza ed approfondimento degli argomenti del programma del corso e la capacità di ragionamento sviluppata dallo studente. L'esame prevederà il superamento di una prova scritta che consisterà in una parte dedicata alla chimica generale ed una parte dedicata alla chimica organica. La valutazione di ciascuna parte sarà effettuata in maniera indipendente, ed il voto finale della prova di esame sarà dato dalla media dei voti ottenuti nelle due parti
La prova di esame di chimica generale comprenderà : i) 10 domande con risposte a scelta multipla (alcune possono eventualmente richiedere la risoluzione di semplici problemi; 1.5 punti per risposta corretta max 15 punti); ii) bilanciamento di 4 reazioni (normali e redox; 0.5 punti per reazione, max 2 punti); iii) 5 esercizi a risposta aperta (saranno assegnati da 1 a 3 punti in funzione del grado di precisione ed accuratezza nello svolgimento) e riguardanti i seguenti argomenti: lo stato gassoso e leggi dei gas; soluzioni: calcolo di concentrazioni; soluzioni: problemi inerenti le proprietà colligative; calcolo del pH di soluzioni acide o basiche e calcolo del pH di soluzioni tampone.
La prova di esame di chimica organica consisterà in 10 domande con risposte a scelta multipla (o vero falso; 1.4 punti per risposta corretta max 14 punti) e 6 domande aperte (saranno assegnati da 1 a 3 punti in funzione del grado di precisione ed accuratezza nello svolgimento, max 18 punti).
Durante la prova scritta è permesso consultare la tavola periodica ed è consentito l’utilizzo della calcolatrice.

Parte 1_ Chimica generale e inorganica
Proprietà fisiche e chimiche della materia. Sospensioni, soluzioni e colloidi. Dialisi, elettroforesi. Atomi, molecole, e ioni: definizione e rappresentazione. Composti ionici e molecolari.
La struttura atomica e configurazione elettronica degli atomi. La tavola periodica e le proprietà periodiche.
Il legame chimico e formazione delle molecole: legame ionico, covalente e metallico. Rappresentazione di delle molecole I composti inorganici e loro nomenclatura.
Le interazioni deboli. Gli stati di aggregazione della materia: proprietà dello stato gassoso, liquido e solido. I cambiamenti di stato.
Le soluzioni. Solubilità. Modi di esprimere la concentrazione di una soluzione. La dissociazione elettrolitica. Proprietà delle soluzioni: proprietà colligative, Legge di van’t Hoff.
Le reazioni chimiche e l’equilibrio chimico. Rappresentazioni di reazioni e calcoli stechiometrici. La costante di equilibrio, equilibrio chimico e legge dell’azione di massa, il principio di Le Chatelier; legge di Guldberg e Waage. Equilibri in soluzione acquosa: dissociazione ionica dell'acqua; prodotto ionico dell’acqua, Kw, pKw, pH, pOH; acidi e basi, definizione, secondo Broensted e Lowry e Lewis, la teoria di Arrhenius; forza degli acidi e delle basi, Ka e Kb. Calcolo del pH di una soluzione di acido o base forte, di acido o base debole. Acidi poliprotici e loro equilibri in soluzione. Reazioni Acido Base: neutralizzazione. Idrolisi Salina. Prodotto di solubilità. pH di soluzioni di sali. Soluzione tampone: equazione di Henderson – Hasselbalch
Ruolo dei sistemi tampone nell'organismo. Misura del pH. Titolazioni Acido Base: gli indicatori.
Cinetica e termodinamica chimica. Velocità di reazione e ordine delle reazioni; costante di velocità. Cinetica delle Reazioni Chimiche. Effetti sulla velocità di reazione. Meccanismi di reazione. Catalisi
Elettrochimica. Reazioni di Ossido-Riduzione, numero di ossidazione. Lavoro Chimico e Lavoro Elettrico. Potenziali di ossidazione. Serie elettrochimica degli elementi. Pile. Equazione di Nernst
Biochimica degli elementi: il ferro nelle biomolecole; il fosforo e gli esteri fosforici nei nucleotidi. Biochimica degli oligoelementi e degli elementi in tracce

Parte 2_Chimica Organica e propedeutica biochimica
La chimica del carbonio. Struttura atomica del carbonio e stati di ibridazione dei legami del carbonio.
I gruppi funzionali ed i composti organici: definizione, formula generale, formula di struttura e nomenclatura in base alle regole IUPAC e “d’uso” e proprietà. Idrocarburi alifatici lineari e ciclici, alcoli, eteri, gli alogeno-derivati; derivati tiolici aldeidi e chetoni, gli acidi carbossilici, derivati degli acidi, anidridi ed esteri. Composti azotati: ammidi, ammine.
Interazione dei gruppi funzionali con solvente acquoso.
Isomeria geometrica (cis-trans e di posizione). Chiralità: atomi stereogenici. Proprietà ottiche e classificazione dei composti chirali.
Aromaticità: benzene: caratteristiche strutturali. Risonanza. Reazione di sostituzione elettrofila. I derivati del benzene ed altri idrocarburi policiclici
Gruppi funzionali organici e caratteristiche generali delle loro reazioni: di alcoli e tioalcoli, aldeidi e chetoni; risonanza del gruppo carbonilico. Tautomeria cheto-enolica. Formazione di semiacetali e acetali; reazioni con derivati dell’ammoniaca (ammine) con formazione di imminoderivati (basi di Schiff). Reazioni degli acidi carbossilici: costante acida, Ka, risonanza dell’anione carbossilato, Derivati degli acidi carbossilici (alogenuri acilici, esteri, ammidi, anidridi) e comportamento all’idrolisi. Ammine.

Parte 3_Le biomolecole
Carboidrati. Struttura, classificazione e proprietà generali dei monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi. Il legame glicosidico.
Lipidi. Acidi grassi, trigliceridi e fosfolipidi: struttura, nomenclatura e proprietà chimico-fisiche. Micelle e liposomi. I terpeni ed il colesterolo.
Amminoacidi, peptidi e proteine. Amminoacidi: classificazione; proprietà steriche e acido-base. Punto isoelettrico e isoionico. Il legame peptidico o ammidico.
Nucleotidi e acidi nucleici. Cenni sulla struttura chimica dei nucleosidi e dei nucleotidi. Delucidazione della loro formula chimica di nucleosidi, nucleotidi e acidi nucleici.

Alla fine del corso gli studenti avranno acquisito le conoscenze necessarie per riconoscere in maniera oggettiva le diverse caratteristiche della materia e possiederanno gli strumenti necessari per comprendere al meglio la biochimica e la chimica di laboratorio.
Al termine del corso, gli studenti saranno in grado di:
-Riconoscere le proprietà degli elementi chimici e delle molecole inorganiche per prevedere gli effetti della loro interazione con l’organismo umano
- Riconoscere le proprietà delle molecole biologiche in relazione alla presenza di specifici gruppi funzionali
- Conoscere gli effetti ed il ruolo delle reazioni di ossidoriduzione nell’organismo umano
- Comprendere il significato dei potenziali di membrana ed il loro ruolo nella fisiologia della cellula
- Calcolare la concentrazione di soluzioni saline, acidi e basi e calcolare il pH
- Applicare i principi di cinetica chimica e termodinamica alle reazioni biochimiche
- Possedere gli strumenti necessari per comprendere la fisiologia della respirazione, dell’equilibrio acido-base ed idrosalino.