Obiettivi formativi
Il corso si prefigge di fornire gli strumenti fondamentali per interpretare, attraverso l’ impiego di "modelli", peculiarità della Chimica Fisica, i processi biologici e biochimici. In particolare lo studente imparerà ad applicare tali modelli alle trasformazioni energetiche nei sistemi biologici, all’interazione tra ligandi e macromolecole biologiche ed ai fenomeni di trasporto. Saranno trattati anche i sistemi colloidali, fondamentali nel campo dei prodotti della salute e saranno fornite le basi chimico-fisiche e le metodologie per lo studio, l’ideazione e lo sviluppo di vettori non virali, in particolare di nuovi tensioattivi cationici di potenziale impiego in “gene-delivery”.
Prerequisiti
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Contenuti dell'insegnamento
- Thermodinamica applicata ai sistemi biologici: calore, lavoro ed energia - prima legge della termodinamica. Seconda legge della termodinamica: Entropia, energia libera ed equilibrio – . Termochimica. I Calorimetri. Interpretazione molecolare delle grandezze termodinamiche. Cenni di termodinamica statistica.
- Equilibri di fase nelle sostanze pure: diagrammi di fase, regola delle fasi di Gibbs.
- Macromolecole in soluzione: quantità molari parziali, il potenziale chimico, soluzioni ideali e non ideali. Applicazione del potenziale chimico agli equilibri di membrana: condizione di equilibrio attraverso una membrana, equilibrio di dialisi, pressione osmotica, potenziale di membrana.
- Equilibri in soluzione: termodinamica delle reazioni chimiche in soluzione. Interazioni tra macromolecole, equilibri di legame, curve di legame, cooperatività.
- Bioenergetica fenomeni di trasporto attraverso una membrana, reazioni esoergoniche ed endoergoniche, reazioni accoppiate.
- Forze intermolecolari, forze di van der Waals, legame a idrogeno, interazione idrofobica.
- Sistemi colloidali: definizione e classificazione, tensione superficiale, teoria DLVO. I tensioattivi: struttura e classificazione. Micelle e liposomi.
- Vettori non virali per terapia genica: transfezione genica con metodi non virali. Nuovi vettori non virali in terapia genica: tensioattivi cationici.
Programma esteso
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Bibliografia
- K.E. Van Holde, W. C. Johnson, P.S. Ho Principles of Physical Biochemistry, Pearson, Prentice Hall
- P. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica Biologica 1, Zanichelli, Bologna
- P. Atkins, J. De Paula, Elememti di Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna
- P. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna.
- David G. Nicholls Bioenergetics Academic press, inc.
- Rassegne scientifiche su argomenti specifici
Metodi didattici
Lezione frontale
Modalità verifica apprendimento
Durante il corso sono previste 2 prove scritte, il cui esito positivo comporta il superamento del modulo, in alternativa l’esame è orale nelle sessioni d’esame.
Altre informazioni
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