Obiettivi Formativi

Conoscenza dei componenti chimici degli organismi viventi e dei meccanismi molecolari alla base della vita.

Learning Goals

Knowledge of chemical components of living organisms and the molecular mechanisms underlying life.

Metodi didattici

Lezioni frontali con supporto visivo (proiezione diapositive) e supporto di lavagna. Domande di verifica verranno effettuate durante lo svolgimento delle lezioni.

Teaching Methods

Lectures with visual aids (slides presentation) and support of black/white board. Learning verification tests will be given during the course.

Prerequisiti

- Conoscenza dei principi di base della chimica generale ed organica. -Chimica propedeutica alla biochimica.

Prerequisites

- Knowledge of the basic principles of general and organic chemistry (level: admission’s test). - Chemistry is propaedeutic to Biochemistry.

Verifiche dell'apprendimento

Un esame in itinere di Chimica può essere eseguito prima dell'esame orale del Corso Integrato di Living Matter.

Assessment

An in itinere examination of Chemistry may be taken before the Living Matter Oral examination.

Programma del Corso

PROGRAMMA DI CHIMICA: Studio dell’atomo. Teoria quantica. Funzioni d’onda e livelli energetici. L’atomo di idrogeno. Atomi con più di un elettrone. Periodicità. Molecole: legame ionico. Legame covalente. Carica formale. Eccezioni alla regola dell’ottetto. Le proprietà dei legami. Il modello VSEPR. La teoria del legame di valenza. La teoria dell’orbitale molecolare. Stati della materia: la natura dei gas. Forze intermolecolari. Liquidi. Solidi. Equilibrio: tensione di vapore. Equilibri di fase in sistemi bi-componenti. Solubilità. Mole e massa molare. Molalità. Proprietà colligative. Equilibrio chimico. Forme alternative della costante di equilibrio. Calcoli dell’equilibrio. Risposta dell’equilibrio alle variazioni di condizioni. Reazioni: la natura degli acidi e delle basi. La scala del pH. Acidi e basi deboli. Il pH delle soluzioni acquose. Acidi e basi poliprotici. Tamponi. Titolazioni acido-base. Equilibri in soluzione. Rappresentazione delle reazioni di ossidoriduzione. Cinetica: velocità di reazione. Leggi cinetiche integrate. Meccanismi di reazione. Modelli di reazione. Catalisi. Termodinamica. Lavoro e calore. Energia interna. Entalpia. Termochimica. Contributi all’entalpia. Entropia. L’interpretazione molecolare dell’entropia. Entropie assolute. Energia libera di Gibbs. Composti di coordinazione. Decadimento nucleare. Radioattività. Energia nucleare. Struttura dei composti organici. Risonanza. Gruppi funzionali. Nomenclatura. Alcani e cicloalcani. Ossidazione ed alogenazione. Alcheni ed alchini. Isomeri geometrici. Idrogenazione ed ossidazione. Reazioni di addizione. Dieni. Composti aromatici. Sostituzione elettrofila aromatica. Stereochimica. Configurazione, chiralità, attività ottica. Proiezioni di Fischer. Reazioni di sostituzione nucleofila ed eliminazione. Alcoli e fenoli. Eteri ed epossidi. Aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici ed esteri. Ammine ed ammidi. Carboidrati. Aminoacidi, peptidi e proteine. Principi di spettroscopia e cromatografia PROGRAMMA DI BIOCHIMICA: Principali componenti cellulari. Micro e macrocostituenti. Ruolo biochimico delle macromolecole. Membrane biologiche: strutture e sistemi di trasporto. Enzimi: classificazione, cinetica e controllo. Vitamine e coenzimi di Allostery. Bioenergetica e metabolismo ossidativo. La progettazione e la regolazione dei percorsi metabolici. Meccanismi di sintesi di ATP. Fosforilazione ossidativa. Il ciclo dell'acido tricarbossilico. Metabolismo dei carboidrati: principali vie metaboliche e loro controllo: glicolisi. Metabolismo del glicogeno. Gluconeogenesi. Via del fosfato pentoso. Acido glucuronico ciclico. Biosintesi di carboidrati complessi. Proteoglicani. Metabolismo dei lipidi e suo controllo. Biosintesi e ossidazione degli acidi grassi. Lipogenesi. Biosintesi e degradazione dei fosfolipidi. Steroli. Corpi chetonici. Eicosanoidi. Metabolismo degli aminoacidi e di altri composti azotati. Reazioni generali degli amminoacidi Il ciclo dell'urea. Metabolismo dei singoli amminoacidi. Metabolismo dell'eme Poliammine. Carnitine. Metabolismo del nucleotide della purina e della pirimidina. Biochimica degli ormoni. Classificazione chimica dei meccanismi molecolari di azione. Regolazione ormonale del metabolismo intermedio. Metabolismo dei singoli tessuti: muscolo scheletrico, muscolo cardiaco, tessuto adiposo, fegato, cellule del sangue, tessuto nervoso. Digestione e adsorbimento dei costituenti nutrizionali di base.

Course Syllabus

CHEMISTRY PROGRAM: Investigating atoms. Quantum theory. Wavefunctions and energy levels. The hydrogen atom. Many-electron atoms. Periodicity. Molecules: ionic bonding. Covalent bonding. Beyond the octet rule. The properties of bonds. The VSEPR model. Valence-bond theory. Molecular orbital theory. States of the matter: The nature of gases. Intermolecular forces. Liquids. Solids. Equilibrium: vapor pressure. Phase equilibria in two-component systems. Solubility. Moles and molar masses. Molality. Colligative properties. Chemical equilibrium. Alternative forms of the equilibrium constant. Equilibrium calculations. The response of equilibria to changes in conditions. Reactions: The nature of acids and bases. The pH scale. Weak acids and bases. The pH of aqueous solutions. Polyprotic acids and bases. Buffers. Acid-base titrations. Solubility equilibria. Representing redox reactions. Kinetics: Reaction rates. Integrated rate laws. Reaction mechanisms. Models of reactions. Catalysis. Thermodynamics. Work and heat. Internal energy. Enthalpy. Thermochemistry. Contributions to enthalpy. Entropy. The molecular interpretation of entropy. Absolute entropies. Global changes in entropy. Gibbs free energy. Coordination compounds. Nuclear decay. Radioactivity. Nuclear energy. Structure of organic compounds. Resonance. Functional groups. Nomenclature. Alkanes and cycloalkanes. Oxidation and halogenation. Alkenes and alkynes. Geometrical isomers. Hydrogenation and oxidation. Addition reactions. Dienes. Aromatic compounds. Aromatic electrophile substitution. Stereochemistry. Configuration, chirality, optical activity. Fischer’s projections. Nucleophile substitution reactions and elimination reactions. Alcohols and phenols. Ethers and epoxides. Aldehydes and ketones. carboxylic acids and esters. Amines and amides. Carbohydrates. Aminoacids, peptides and proteins. Principles of spectroscopy and chromatography. BIOCHEMISTRY PROGRAM: Principal cellular components. Micro and macroconstituents. Biochemical role of macromolecules. Biological membranes: Structure and Transport systems. Enzymes: Classification, Kinetics and Control. Allostery Vitamins and Coenzymes. Bioenergetics and oxidative metabolism. The design and regulation of metabolic pathways. ATP synthesis mechanisms. Oxidative phosphorylation. The tricarboxylic acid cycle. Carbohydrate metabolism: major metabolic pathways and their control: Glycolysis. Glycogen metabolism. Gluconeogenesis. Pentose Phosphate pathway. Glucuronic acid cycle. Biosynthesis of complex carbohidrates. Proteoglycans. Lipid metabolism and its control. Fatty acids Biosynthesis and Oxidation. Lipogenesis. Phospholipids bioshynthesis and degradation. Sterols. Chetone bodies. Eicosanoids. Aminoacid and other nitrogenous compound metabolism. General reactions of amino acids The urea cycle. Metabolism of individual amino acids. Heme metabolism. Polyamins.Carnitine. Purine and Pirimidine nucleotide metabolism. Biochemistry of Hormones. Chemical classification. molecular mechanisms of action. Hormonal regulation of intermediate metabolism. Metabolism of individual tissues: Skeletal muscle, Cardiac muscle, Adipose tissue, Liver, Nervous tissue Blood cells. Digestion and Adsorbiment of basic nutritional constituents.