Obiettivi formativi
Il modulo ha l’obiettivo di consentire allo studente di conoscere e comprendere la delle molecole organiche, incluse le macromolecole di interesse biologico. Lo studente dovrà comprendere: 1) come reagiscono le molecole, 2) il ruolo funzionale delle biomolecole che compongono la cellula, vista come unità elementare della materia vivente, 3) gli aspetti fondamentali del metabolismo cellulare.
Risultati dell'apprendimento: Conoscenza e capacità di comprensione.
Lo studente al termine del corso dovrà dimostrare conoscenza e capacità di comprensione circa il nome e la corrispondente formula chimica delle sostanze 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.
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
Chimica organica: gruppi funzionali e loro reattività. Biomolecole: amminoacidi e proteine; carboidrati semplici e complessi; lipidi. Enzimi. Emoglobina. Schema generale del metabolismo: vie cataboliche e anaboliche. Ruolo dell’ATP. Respirazione cellulare e metabolismo dei carboidrati. Cenni su metabolismo dei trigliceridi e degli amminoacidi.
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) biologico
- Chimica del carbonio. Idrocarburi e gruppi funzionali di importanza biochimica. Formule di struttura delle molecole organiche e nomenclatura. L'isomeria 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.
- Introduzione al metabolismo. Catabolismo. Anabolismo.
- Aspetti generali della regolazione del metabolismo.
- Produzione di energia e accumulo di energia nella cellula vivente. Alcuni principi di base della bioenergetica. Composti ad alta energia. ATP.
- La respirazione cellulare e il metabolismo dei carboidrati.
- Il metabolismo degli acidi grassi e dell'amminoacido
Bibliografia
Elementi di Chimica e Biochimica.
E. Chiricozzi, D. Colombo, F. Magni, O. Marin, P. Palestini, V. Tugnoli, Edises.
Chimica e Biochimica.
M. Stefani, N. Taddei, Zanichelli.
Introduzione alla biochimica di Lehninger.
Nelson D.L. e Cox M.M., Zanichelli.
Metodi didattici
Le lezioni si svolgeranno in presenza, nel rispetto degli standard di sicurezza, salvo ulteriori disposizioni dovute all’eventuale perdurare dell’emergenza sanitaria. Il materiale didattico sarà depositato sulla specifica piattaforma ad accesso riservato agli studenti (Elly) e comprenderà presentazioni iconografiche, audio-video di supporto o videoregistrazione delle lezioni.
Modalità verifica apprendimento
L’accertamento del raggiungimento degli obiettivi previsti dal modulo prevede una prova orale o scritta con quiz a risposta multipla e domande aperte. La prova verterà su tutti gli argomenti trattati nel corso. Mediante domande riguardanti i contenuti del corso verrà accertato se lo studente ha raggiunto l’obiettivo della conoscenza e della comprensione dei contenuti.
Qualora a causa del perdurare dell'emergenza sanitaria, lo svolgimento degli esami di profitto si procederà con prove scritte a distanza (Teams e/o Elly).
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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