04422 - CHIMICA GENERALE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce i concetti di base di chimica generale e inorganica necessari per il successivo sviluppo delle competenze specifiche nel settore medico-veterinario; è in grado di utilizzare le conoscenze acquisite per la comprensione in chiave molecolare dei meccanismi biologici di cellule e organismi animali.

Contenuti

1. Descrizione di strutture molecolari di interesse biologico (acquisizione della corretta terminologia per la descrizione della struttura e delle correlate proprietà delle sostanze inorganiche di interesse biologico; acquisizione della capacità  di utilizzare le configurazioni elettroniche e la tavola periodica per prevedere le proprietà  degli elementi e dei composti, con particolare riguardo a quelli di interesse biologico; acquisizione della capacità  di comprendere le proprietà  delle sostanze di interesse biologico sulla base delle interazioni fra gli atomi; acquisizione della capacità  di predire la forma e la polarità  delle strutture in considerazione dell'importanza di interazioni di particolare interesse in ambito biologico, quali la solubilità, le interazioni ormone-recettore, la permeabilità  delle membrane biologiche ecc.)

Fondamenti. Grandezze e unità  di misura. Proprietà  e classificazione della materia. Sistema termodinamico. Funzioni ed equazioni di stato. Energia, lavoro, calore e temperatura.

Gli atomi: dalla struttura elettronica alle proprietà  degli elementi. L'atomo e le particelle subatomiche; numero atomico e numero di massa. Concetto di massa atomica assoluta e relativa. Isotopi. Il concetto di mole. La configurazione elettronica degli atomi nella determinazione delle proprietà  degli atomi. La tavola periodica.

Interazioni fra atomi: il legame chimico e le proprietà  della materia. Il legame chimico e l'energia di legame. Legame metallico, legame ionico e reticoli cristallini (cenno). Il legame covalente e le molecole. Formule chimiche. Mesomeria. La forma delle molecole e la polarità  delle strutture: significato nel contesto biologico. Legami deboli e loro importanza biologica.

Caratteristiche e ruolo degli elementi essenziali per gli organismi viventi. Concetto di essenzialità; macroelementi, oligoelementi ed elementi tossici; correlazione fra struttura, principali caratteristiche e ruoli funzionali negli organismi viventi (cenni). 

 

2. Dinamica dei sistemi biologici: reazioni e processi chimici (acquisizione della corretta capacità  di descrizione e comprensione dei processi chimico-biologici attraverso i concetti di equilibrio, spontaneità  e meccanismo di reazione)

Reazioni chimiche e cenni di stechiometria. Equazioni chimiche e stechiometria. Descrizione di semplici reazioni acido-base e di ossidoriduzione di interesse biologico. Peso atomico, peso molecolare e peso equivalente. La grandezza concentrazione e le sue unità  di misura.

Cenni di termodinamica e bioenergetica. I tre principi della termodinamica e la loro applicazione alle reazioni chimico-biologiche. Entalpia; significato e applicazione nel settore della nutrizione. Entropia. Energia libera e spontaneità  delle reazioni. Stati standard in biochimica e nei sistemi biologici. Reazioni accoppiate.

Cinetica chimica e equilibrio chimico. Velocità  di reazione e sua equazione. Energia di attivazione. Ordine e molecolarità  (cenni). Catalisi. La condizione dell'equilibrio dinamico. La costante di equilibrio e il suo carattere predittivo. Stati standard chimico e biochimico.

 

3. Le soluzioni e gli equilibri in soluzione di interesse biologico (acquisizione della capacità  di comprendere correttamente i processi di interesse biologico che avvengono in soluzione acquosa)

Le soluzioni e le loro proprietà. Il solvente acquoso e le soluzioni. Proprietà  colligative delle soluzioni e loro interesse biologico. Il solvente organico. Interazioni idrofobiche: natura e significato biologico.

Equilibri in soluzione. Equilibri omogenei ed eterogenei. Gli acidi e le basi. Equilibrio di autoionizzazione dell'acqua e pH. pH di soluzioni di acidi e/o basi forti e deboli. Idrolisi salina. Soluzioni tampone. Equazione di Henderson-Hasselbalch. Titolazioni (cenni). Elettroliti anfoteri: significato di pH isoionico e isoelettrico e loro applicazione a molecole  di interesse biologico. La misura del pH: indicatori di pH e pHmetro. La costante del prodotto di solubilità.

L'ossigeno: un esempio di correlazione fra struttura, reattività  e ruolo di grande importanza biologica e attualità. Stati allotropici. ROS (specie reattive dell'ossigeno): Produzione, reattività  e reazioni di interesse biologico.

4. Avviamento alla pratica  nel laboratorio chimico-biochimico
(acquisizione della capacità  di operare correttamente e in sicurezza nel laboratorio chimico-biochimico didattico e di ricerca, sia singolarmente che in gruppo, e di elaborare criticamente i dati sperimentali)
La sicurezza in laboratorio. Formazione degli studenti in materia di sicurezza in laboratorio. Accertamento dell'acquisizione da parte degli studenti dei concetti relativi alla sicurezza mediante test a risposta multipla.

Operazioni semplici in laboratorio. La vetreria da laboratorio: descrizione e corretto utilizzo. Preparazione di soluzioni acquose a concentrazione nota e diluizione di soluzioni.

La misura sperimentale del pH. Il pHmetro: concetto di taratura di uno strumento; misura del pH di alcuni sistemi acquosi. Gli indicatori universali.

 

Testi/Bibliografia

Il materiale didattico è costituito dai libri di testo scelti dallo studente fra quelli consigliati e dal materiale messo a disposizione nel sito web dedicato o direttamente inviato agli studenti tramite lista di distribuzione attivata dal docente e alla quale gli studenti potranno iscriversi collegandosi al link http://www.unibo.it/Portale/Guida/Liste+distribuzione/liste.htm

Il materiale didattico fornito costituisce una traccia del programma svolto e ha lo scopo di far comprendere l'importanza e l'impostazione degli argomenti. Tale materiale pertanto rappresenta un ausilio per lo studio, ma non sostituisce i libri di testo consigliati, che dovranno comunque essere utilizzati per il raggiungimento di una adeguata preparazione.

Testi consigliati:
K.J. Denniston, J. J. Topping, R L. Caret: "Chimica generale, chimica organica, propedeutica biochimica", McGraw-Hill.
F.A. Bettelheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrel: "Chimica e Propedeutica Biochimica", EdiSES, Napoli.
D. L. Nelson, M. M. Cox: "I principi di Biochimica di Lehninger", Zanichelli.
Bonaccorsi di Patti, Contestabile, Di Salvo (a cura di): “Metodologie biochimiche”, 2019, Zanichelli Editore, Bologna.
C. De Marco, C. Cini: "Principi di metodologia Biochimica", Piccin.

Metodi didattici

Lezioni teoriche frontali.

Esercitazioni pratiche in laboratorio didattico attrezzato. Per l'accesso al laboratorio didattico è obbligatorio indossare il camice. Quando necessario, saranno inoltre forniti i DPI idonei allo svolgimento delle specifiche attività, quali ad esempio guanti monouso e occhiali di protezione.

Elaborazione e applicazione dei concetti teorici tramite analisi di situazioni-problema.

Potranno essere effettuati seminari di approfondimento concordati con gli studenti su argomenti specifici di particolare interesse.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

1)        Modalità di verifica dell'apprendimento

La prova d'esame relativa all'insegnamento “Chimica generale” deve essere sostenuta contestualmente a quelle degli insegnamenti “Biochimica strutturale I” e “Biochimica Strutturale II”, in quanto componenti del medesimo Corso integrato “Chimica e biochimica strutturale”. La votazione riportata nella prova, concorre alla determinazione del voto finale dell'esame “Chimica e biochimica strutturale”, ottenuto appunto dalla sintesi delle singole valutazioni dei tre insegnamenti che lo compongono.

Relativamente all'insegnamento “Chimica generale”, l'esame mira a valutare il raggiungimento dei principali obiettivi didattici:
- Capacità di descrivere strutture molecolari di interesse biologico di prevederne le proprietà;
- Conoscenza dei concetti della chimica alla base dei processi chimico-biologici che si attuano in cellule e organismi animali;
- Capacità di analizzare problemi e elaborare in modo critico e autonomo le possibili soluzioni.

La verifica dell'apprendimento consta di una prova orale relativa agli argomenti trattati, durante la quale sono discussi anche gli elaborati, presentati in forma di relazione scientifica, sulle esercitazioni svolte durante il corso.
Eventuali accertamenti della preparazione in itinere o test di autovalutazione (facoltativi) potranno essere effettuati durante lo svolgimento del corso, previo accordo con gli studenti. 
- La prova orale ha lo scopo di verificare le conoscenze acquisite e la capacità di applicare tali nozioni alla soluzione di problematiche mediante i necessari collegamenti logico-deduttivi. E' posta particolare attenzione alla capacità dello studente di ragionare in modo trasversale, collegando le nozioni di varie parti dell'insegnamento e di esporre utilizzando un linguaggio chiaro e appropriato.
- L'elaborato, che sarà brevemente presentato e discusso in sede di esame, avrà lo scopo di evidenziare le capacità di elaborazione di nozioni e di dati per la stesura di relazioni scientifiche e le abilità di comunicazione e esposizione scritte delle informazioni.

2)        Modalità di prenotazione dell'esame e date degli appelli

Gli studenti possono prenotarsi per la prova di esame esclusivamente utilizzando le modalità previste dal sistema online AlmaEsami. Per eventuali informazioni sulle modalità di prenotazione, collegarsi al sito: (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm).

• Gli appelli vengono di solito proposti nell'ambito dei periodi di sospensione delle lezioni per gli studenti in corso e nell'arco di tutto l'anno accademico per gli studenti fuori corso.
• Il giorno dell'appello, in relazione al numero di candidati iscritti, la commissione stilerà un calendario d'esame in modo da far sostenere l'esame nel più breve tempo possibile.
• Trattandosi di Corso Integrato, della commissione fanno parte il prof. Salvatore Nesci e la dott.ssa Fabiana Trombetti, a cui è affidata la procedura di verbalizzazione.

Strumenti a supporto della didattica

 Videoproiettore, PC, lavagna, laboratori e strumentazioni specifiche.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabiana Trombetti