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.

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.

Programma del Corso

------------------------------------------------------------ Modulo: 8096/1 - CHEMISTRY ------------------------------------------------------------ Chemistry: Costituzione della materia. Elementi e composti. Caratteri strutturali degli atomi. Concetto di mole. Modello atomico attuale. Numeri quantici ed orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. Tavola periodica e proprietà periodiche degli elementi. Il legame chimico: ionico, covalente e metallico. Orbitali molecolari. Orbitali atomici ibridi e geometria molecolare. Complessi di coordinazione. Interazioni tra molecole. Il legame a ponte idrogeno. Struttura e caratteristiche dell’acqua. Esempi di struttura di composti chimici binari e ternari (ossidi, acidi, basi, sali). Nomenclatura dei composti Stati di aggregazione della materia: gas, liquidi e solidi. Leggi dei gas. Tensione di vapore. Diagrammi di stato. Stato di soluzione. Concentrazione. Solubilità Proprietà colligative. Elementi di termodinamica chimica: concetti di entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs. Cinetica chimica: Energia di attivazione delle reazioni chimiche come variazione di energia libera. Catalisi. Meccanismo di catalisi enzimatica Classificazione delle reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Equilibrio chimico. Principio dell’equilibrio mobile. Equilibri acido-base. Acidi e basi coniugati Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Elettroliti anfoteri. Prodotto ionico dell’acqua. significato e calcolo del pH. Idrolisi salina -Soluzioni tampone. Soluzioni tampone del sangue. Potenziali elettrodici standard. Potere ossidante o riducente di una coppia di ossidoriduzione. Equazione di Nernst Pila di Daniel. Elettrolisi. Reazioni di ossidoriduzione. 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 elettrofila. Dieni.Composti aromatici. Sostituzione elettrofila aromatica.Stereochimica. Configurazione, chiralità, attività ottica. Proiezioni di Fischer. Reazioni di sostituzione nucleofila ed eliminazione.Alcoli, fenoli e tioli. Eteri ed epossidi.Aldeidi e chetoni. Reazioni di addizione nucleofila. Reazioni degli acidi carbossilici e dei loro derivati: alogenuri acilici, anidridi, esteri, ammidi. Reazioni delle ammine. Composti polifunzionali. Classi di composti di interesse biologico: biologico: Protidi. Amminoacidi. Legame peptidico. Strutture delle proteine. Glucidi: monosaccaridi, classificazione, forme acicliche e cicliche. Mutarotazione. Disaccaridi riducenti e non riducenti. Omo ed etero polisaccaridi. Lipidi: classificazione. Acidi grassi, saturi ed insaturi. Gliceridi. Steroidi. Glicerofosfolipidi e sfingofosfolipidi. Glicolipidi. Nucleotidi ------------------------------------------------------------ Modulo: 8096/2 - BIOCHEMISTRY ------------------------------------------------------------ Costituzione della materia. Elementi e composti. Caratteri strutturali degli atomi. Concetto di mole. Modello atomico attuale. Numeri quantici ed orbitali. Configurazione elettronica degli elementi. Tavola periodica e proprietà periodiche degli elementi. Il legame chimico: ionico, covalente e metallico. Orbitali molecolari. Orbitali atomici ibridi e geometria molecolare. Complessi di coordinazione. Interazioni tra molecole. Il legame a ponte idrogeno. Struttura e caratteristiche dell’acqua. Esempi di struttura di composti chimici binari e ternari (ossidi, acidi, basi, sali). Nomenclatura dei composti Stati di aggregazione della materia: gas, liquidi e solidi. Leggi dei gas. Tensione di vapore. Diagrammi di stato. Stato di soluzione. Concentrazione. Solubilità Proprietà colligative. Elementi di termodinamica chimica: concetti di entalpia, entropia ed energia libera di Gibbs. Cinetica chimica: Energia di attivazione delle reazioni chimiche come variazione di energia libera. Catalisi. Meccanismo di catalisi enzimatica Classificazione delle reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Equilibrio chimico. Principio dell’equilibrio mobile. Equilibri acido-base. Acidi e basi coniugati Forza degli acidi e delle basi. Acidi poliprotici. Elettroliti anfoteri. Prodotto ionico dell’acqua. significato e calcolo del pH. Idrolisi salina -Soluzioni tampone. Soluzioni tampone del sangue. Potenziali elettrodici standard. Potere ossidante o riducente di una coppia di ossidoriduzione. Equazione di Nernst Pila di Daniel. Elettrolisi. Reazioni di ossidoriduzione. 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 elettrofila. Dieni. Composti aromatici. Sostituzione elettrofila aromatica. Stereochimica. Configurazione, chiralità, attività ottica. Proiezioni di Fischer. Reazioni di sostituzione nucleofila ed eliminazione. Alcoli, fenoli e tioli. Eteri ed epossidi. Aldeidi e chetoni. Reazioni di addizione nucleofila. Reazioni degli acidi carbossilici e dei loro derivati: alogenuri acilici, anidridi, esteri, ammidi. Reazioni delle ammine. Composti polifunzionali. Classi di composti di interesse biologico: biologico: Protidi. Amminoacidi. Legame peptidico. Strutture delle proteine. Glucidi: monosaccaridi, classificazione, forme acicliche e cicliche. Mutarotazione. Disaccaridi riducenti e non riducenti. Omo ed etero polisaccaridi. Lipidi: classificazione. Acidi grassi, saturi ed insaturi. Gliceridi. Steroidi. Glicerofosfolipidi e sfingofosfolipidi. Glicolipidi. Nucleotidi Biochemistry 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

------------------------------------------------------------ Modulo: 8096/1 - CHEMISTRY ------------------------------------------------------------ Chemistry: Composition of matter. Elements and compounds. Structural features of atoms. Concept of mole - Atomic model present. Quantum numbers and orbitals. Electronic configuration of the elements. Periodic table and periodic properties of elements. Chemical bonds: covalent, ionic, metallic Molecular orbitals. Atomic orbitals hybrid and molecular geometry. Complexes of coordination. Interactions between molecules. The link bridge to hydrogen. Structure and water-features- Examples of the structure of binary and ternary compounds (oxides, acids, bases, salts). Nomenclature of compounds States of matter: gases, liquids and solids. Gas Laws. Vapor pressure. Phase diagrams. State solution. Concentrations. Solubility. Colligative properties. Elements of chemical thermodynamics: concepts of enthalpy, entropy and free energy, chemical kinetics: activation energy of chemical reactions as free energy change. Catalysis Mechanism of enzyme catalysis. Classification of chemical reactions Number of oxidation Chemical equilibrium. Principle of balance Mobile. Acid-base equilibria. Acids and bases conjugated. Strength of acids and bases. Polyprotic acids. Amphoteric electrolytes. Ionic product of water. Meaning and calculation of pH. Salt hydrolysis. Solutions saline buffer. Buffer solutions blood. Electrode potentials standard. Oxidizing or reducing power of a redox couple. Nernst Equation. Stack of Daniel. Cells concentration. Electrolysis. Redox reactions 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. Reactions of nucleophilic addition. Aldehydes and ketones. Reactions of nucleophilic addition. Reactions of carboxylic acids and their derivatives: acyl halides, anhydrides, esters, amides. Reactions of amines compounds multifunctional. Classes of compounds of biological interest: Proteins. Amino acids. Peptide bond. Structures of proteins. Carbohydrates: monosaccharides, classification, forms acyclic and cyclic. Mutarotation. Disaccharides reducing and non-reducing - Omo and hetero polysaccharides. Glycolipids Lipids: classification fatty acids, saturated and unsaturated. Glycerides. Steroids- glycerophospholipids and sfingophospholipids. Nucleotides ------------------------------------------------------------ Modulo: 8096/2 - BIOCHEMISTRY ------------------------------------------------------------ Chemistry Composition of matter. Elements and compounds. Structural features of atoms. Concept of mole - Atomic model present. Quantum numbers and orbitals. Electronic configuration of the elements. Periodic table and periodic properties of elements. Chemical bonds: covalent, ionic, metallic Molecular orbitals. Atomic orbitals hybrid and molecular geometry. Complexes of coordination. Interactions between molecules. The link bridge to hydrogen. Structure and water-features- Examples of the structure of binary and ternary compounds (oxides, acids, bases, salts). Nomenclature of compounds States of matter: gases, liquids and solids. Gas Laws. Vapor pressure. Phase diagrams State solution. Concentrations. Solubility. Colligative properties. Elements of chemical thermodynamics: concepts of enthalpy, entropy and free energy, chemical kinetics: activation energy of chemical reactions as free energy change. Catalysis Mechanism of enzyme catalysi. Classification of chemical reactions Number of oxidation Chemical equilibrium. Principle of balance Mobile. Acid-base equilibria. Acids and bases conjugated. Strength of acids and bases. Polyprotic acids. Amphoteric electrolytes. Ionic product of water. Meaning and calculation of pH. Salt hydrolysis. Solutions saline buffer. Buffer solutions blood. Electrode potentials standard. Oxidizing or reducing power of a redox couple. Nernst Equation. Stack of Daniel. Cells concentration. Electrolysis. Redox reactions 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. Reactions of nucleophilic addition Aldehydes and ketones. Reactions of nucleophilic addition. Reactions of carboxylic acids and their derivatives: acyl halides, anhydrides, esters, amides. Reactions of amines compounds multifunctional. Classes of compounds of biological interest: Proteins. Amino acids. Peptide bond. Structures of proteins. Carbohydrates: monosaccharides, classification, forms acyclic and cyclic. Mutarotation. Disaccharides reducing and non-reducing - Omo and hetero polysaccharides. Glycolipids Lipids: classification fatty acids, saturated and unsaturated. Glycerides. Steroids- glycerophospholipids and sfingofosfolipidi. Nucleotides. Biochemistry 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. Aminoacids and other nitrogenous compounds 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.