Obiettivi formativi
L'insegnamento di Biochimica si inserisce nel Corso integrato di Fisica, Statistica, Informatica, Biochimica, Biologia e Genetica Medica. Il corso ha l’obiettivo di consentire allo studente di conoscere e comprendere la struttura elettronica dell’atomo e delle molecole, sia inorganiche che organiche. Particolare attenzione viene rivolta alle macromolecole di interesse biologico. Lo studente dovrà comprendere:
1) la struttura delle molecole
1) come reagiscono le molecole ed il ruolo fondamentale dell'acqua nel definirne la reattività.
2) le funzioni svolte dalle molecole che compongono la cellula, vista come unità elementare della materia vivente,
3) alcuni aspetti fondamentali del metabolismo cellulare.
Lo studente al termine del corso dovrà dimostrare di avere acquisito le conoscenze e capacità di comprensione che gli consentano di collegare il nome dei composti alla corrispondente formula chimica e di discutere le proprietà delle macromolecole di interesse biologico nonché il loro ruolo funzionale nella cellula. Dovrà sapere riconoscere i gruppi funzionali delle molecole responsabili della loro reattività. Dovrà acquisire una visione di insieme dei processi metabolici cellulari e del loro collegamento con il consumo e la produzione di energia. Dovrà apprendere le interconnessioni tra la chimica e la biologia.
Lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze e la capacità di comprensione acquisite nello svolgimento della sua attività di tirocinio.
Prerequisiti
Conoscenza dei seguenti argomenti:
La costituzione della materia, elementi e composti. Le particelle fondamentali dell’atomo. Numero atomico e numero di massa. Peso atomico e peso molecolare. Isotopi. Ioni: cationi ed anioni.
La tavola periodica e la configurazione elettronica degli elementi di interesse biologico.
Elettronegatività e legame chimico: legame ionico e legame covalente. Polarità delle molecole. Valenza e numero di ossidazione.
Fondamenti di chimica inorganica: formule e nomi dei composti inorganici più comuni.
Il principio di conservazione della massa e della carica: bilanciamento di semplici reazioni chimiche (salificazione e ossido-riduzione). Concetto di mole, conversione da grammi a moli e viceversa, calcoli stechiometrici elementari. Le soluzioni: che cosa è una soluzione; principali modi di esprimere la concentrazione delle soluzioni.
Contenuti dell'insegnamento
Nella Prima parte dell'insegnamento verrà verificato il livello di conoscenza dei concetti che costituiscono i prerequisiti indispensabili e servirà per dare una panoramica generale degli argomenti che verranno trattati e del filo logico con cui verranno presentati.
Nella Seconda parte si tratteranno argomenti che riguardano la comprensione dell'origine della struttura tridimensionale e della reattività delle molecole. Particolare attenzione verrà data alle reazioni acido base ed alle reazioni redox.
Nella Terza parte si tratteranno le proprietà chimiche e strutturali delle principali macromolecole presenti in una cellula e poi si discuteranno alcuni dei principali processi metabolici responsabili della produzione della energia necessaria a mantenere in vita la cellula.
Programma esteso
- Acqua: proprietà chimiche e fisiche dell’acqua. Acqua come solvente: interazioni deboli nei sistemi acquosi.
- Dipoli e interazioni tra molecole diverse. Il legame a idrogeno.
- Osmosi.
- Ionizzazione dell’acqua. Acidi, e basi. Il pH. Le soluzioni tampone e loro funzione/significato biologici
- Chimica del carbonio.
- Idrocarburi saturi ed insaturi, gruppi funzionali di importanza biochimica. Formule di struttura delle molecole organiche e nomenclatura. L'isomeria ottica e geometrica delle molecole organiche. Cenni sui composti omociclici ed eterociclici e composti aromatici.
- Reazioni dei gruppi funzionali di importanza biochimica.
- Macromolecole biologiche.
1) Amminoacidi, legame peptidico e proteine. Cenni sulla struttura tridimensionale delle proteine. Relazioni struttura-funzione: mioglobina e emoglobina. Enzimi, cenni su coenzimi e cofattori.
2) Carboidrati semplici e complessi.
3) Lipidi: trigliceridi e fosfolipidi.
- Metabolismo Cellulare.
- ATP come scambiatore di energia.
- La respirazione cellulare e il metabolismo dei carboidrati.
- Cenni sul metabolismo di trigliceridi e amminoacidi.
Bibliografia
Chimica e Biochimica¸
M. Samaja - R. Paroni
Piccin Editore
Introduzione alla Biochimica di Lehninger
David L. Nelson, Michael M. Cox
Zanichelli Editore
Metodi didattici
L'insegnamento verrà svolto con lezioni frontali durante le quali dopo avere esposto alcuni concetti generali si passerà a descrivere la loro applicazioni prima in sistemi chimici modello e poi nell'ambito dei processi vitali di una cellula.
Le lezioni saranno suddivise in tre parti. Una breve introduzione per riprendere gli argomenti svolti nella lezione precedente (10'), un spazio per domande sugli argomenti svolti (10') e 30' per presentare i nuovi argomenti.
Modalità verifica apprendimento
L'accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal corso prevede una prova scritta che verterà su tutto il programma del corso integrato (Fisica, Statistica, Bioinformatica, Biochimica, Biologia e Genetica Medica) seguita, se si ottiene la sufficienza in entrambe i moduli del corso integrato, da una prova orale.
La prova orale consiste in domande: a) riguardanti eventuali errori commessi nella prova scritta; b) contenuti del corso non menzionati nella prova scritta. Obiettivo principale dell'esame è accertare se lo studente ha raggiunto l'obiettivo di acquisire una solida conoscenza e una comprensione d'insieme dei contenuti.
Come previsto dalla legge e dal regolamento didattico, non è possibile svolgere l'esame in due parti e acquisire crediti di una parte dell’esame.
Commissione d'esame: Spisni Alberto, Parmigiani Stefano, Casali Emanuela
Supplenti: Pertinhez Thelma, Troglio Maria Giovanna, Ferrari Elena
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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