37200 - CHIMICA E BIOCHIMICA GENERALE (AK-A)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente conosce: le caratteristiche generali delle reazioni chimiche (stechiometria, cinetica e spontaneità); le proprietà dei costituenti chimici della materia vivente, la struttura e le proprietà di molecole semplici e complesse di natura glucidica e lipidica,; gli aspetti termodinamici dei processi biochimici ed i fondamenti della bioenergetica cellulare, le caratteristiche strutturali e funzionali delle macromolecole proteiche, il meccanismo d’azione degli enzimi, nozioni di cinetica enzimatica ed i meccanismi della regolazione della velocità dei processi biochimici; la struttura degli acidi nucleici e la descrizione dei processi coinvolti nella replicazione del DNA, nella trascrizione e nella traduzione risultante nella sintesi proteica.

Contenuti

CHIMICA GENERALE

Reazioni chimiche: generalità. Equazioni chimiche. Legge di Lavoisier e bilanciamento delle reazioni chimiche. Definizione di mole (grammoatomo, grammomolecola, grammoformula). Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche.

Classificazione delle reazioni chimiche. Numero di ossidazione. Reazioni redox. Pile e potenziali standard di riduzione: serie elettrochimica. Equazione di Nernst. Criterio di spontaneità nelle reazioni redox. Potenziali standard in biochimica.

Soluzioni. Definizioni e generalità. Soluzioni elettrolitiche e non elettrolitiche. Espressioni della concentrazione di una soluzione. Proprietà colligative. Legge di Raoult. Innalzamento ebullioscopico e abbassamento crioscopico. Pressione osmotica di una soluzione e implicazioni biologiche.

Cinetica chimica. Velocità di una reazione chimica. Teoria delle collisioni e teoria del complesso attivato. Profilo energetico di una reazione chimica. Legge cinetica e ordine di reazione. Meccanismi cinetici: processi elementari e multistadio. Molecolarità. Tempo di dimezzamento. Equazione di Arrhenius. Catalizzatori.

Equilibrio chimico. Definizione di equilibrio chimico e legge dell'equilibrio. Costante di equilibrio e legge di azione di massa. Fattori che influenzano la posizione dell'equilibrio chimico. Principio di Le Chatelier. Equilibrio chimico in sistemi eterogenei.

Acidi e basi in soluzione acquosa. Autoionizzazione dell'acqua e prodotto ionico Kw. Definizione di pH. Scala del pH. Definizione di soluzioni acide, basiche e neutre. Equilibri ionici in soluzione acquosa: acidi e basi. Teoria acido-base di Arrhenius. Teoria acido-base di Brönsted e Lowry. Coppie acido-base coniugate. Equilibri di dissociazione di acidi e basi deboli: costanti di dissociazione acida e basica. Acidi poliprotici. Idrolisi. Soluzioni tampone e equazione di Henderson-Hasselbalch. Tamponi biologici. pH di soluzioni di elettroliti anfoteri. pH isoelettrico. Teoria acido-base di Lewis. Titolazioni acido-base.

Equilibrio di dissociazione di elettroliti poco solubili. Prodotto di solubilità. Relazione tra Kps e solubilità. Effetto dello ione comune.

Cenni sulla struttura degli ioni complessi.

CHIMICA ORGANICA

Introduzione alla chimica organica. Configurazione elettronica del carbonio e stereochimica. Classificazione dei meccanismi di reazione.

Stuttura, proprietà e reattività delle principali classi di composti organici. Idrocarburi alifatici. Alcani e cicloalcani, alcheni, alchini. Isomeria (di struttura, cis/trans). Idrocarburi aromatici e risonanza. Composti aromatici eterociclici. Alogenuri, alcoli, enoli e fenoli, tioalcoli, eteri e tioeteri, ammine, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e derivati. Meccanismi cinetici organici. Reazioni di eliminazione. Reazioni di addizione. Reazioni di sostituzione.

Biomolecole. Carbonio chirale, stereoisomeria e attività ottica. Carboidrati: aldosi e chetosi sia in formula lineare che in formula ciclica. Mutarotazione e formazione degli anomeri. Disaccaridi e polisaccaridi. Lipidi. Acidi grassi e trigliceridi. Reazione di saponificazione in presenza di basi. Struttura e proprietà dei lipidi di membrana: glicerofosfolipidi e sfingolipidi. Amminoacidi: struttura e proprietà. Punto isoelettrico. Titolazione degli amminoacidi.

Testi/Bibliografia

K.J. Denniston, J.J. Topping, R.L. Caret “Chimica generale Chimica Organica Propedeutica Biochimica” Ed. McGraw-Hill

A. Bertoluzza et al. “Guida allo studio della Chimica”  Ed. Esculapio.

Materiale didattico fornito dal docente e reperibile presso Virtuale (https://virtuale.unibo.it/).

Metodi didattici

Oltre alle lezioni frontali di Chimica (che comprendono 4 CFU, pari a 32 ore di lezione) sono previste alcune ore in aula che saranno dedicate a chiarimenti su richiesta degli studenti e ad esercizi stechiometrici.

Lezioni di ripasso a richiesta degli studenti, alla fine del corso.

Ricevimento studenti per chiarimenti.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Appelli Scritti di Chimica e Biochimica Generale in tutte le sessioni d'esame. La prova scritta si intende superata se lo studente avrà acquisito una valutazione sufficiente in entrambe le discipline (Chimica-Prof.ssa P. Taddei e Biochimica Generale-Prof.ssa A. Baracca e Prof. G. Solaini). Per quanto riguarda la modalità di verifica di apprendimento delle conoscenze di Biochimica generale si rimanda alle guide web della Prof.ssa A. Baracca e del Prof. G. Solaini.

Per quanto riguarda la Chimica, la verifica dell'apprendimento avviene attraverso lo svolgimento di una prova scritta che accerta l'acquisizione delle conoscenze attese e il raggiungimento degli obiettivi didattici. La prova scritta ha la durata di 50 minuti e presenta esercizi stechiometrici e domande a risposta aperta, ossia 2 domande di chimica generale e 2 domande di chimica organica/biomolecole. Ogni domanda prevede un massimo di 8 punti se svolta in modo corretto ed esauriente; il punteggio calerà man mano in caso di errori o incompletezza della risposta. La valutazione della prova di chimica è quindi espressa in trentaduesimi. La prova si intende superata con un punteggio minimo di 18. Esempi di prove di esame sono resi disponibili agli studenti su Virtuale (https://virtuale.unibo.it). Durante la prova non è ammesso l'uso di materiale di supporto quale libri di testo, appunti, supporti informatici. Negli esercizi numerici non è richiesta la risoluzione di calcoli; viene valutata la correttezza del procedimento. E’ richiesta la consegna della curva di titolazione dell’acido acetico, relativa all’esperienza di laboratorio (Laboratorio di Biochimica C1A, https://www.unibo.it/it/didattica/insegnamenti/insegnamento/2020/351654) prima di sostenere l’esame.

Il superamento della prova scritta di Chimica e Biochimica Generale è obbligatorio affinché lo studente possa partecipare agli appelli orali di Biochimica Metabolica e Biologia Molecolare. La valutazione acquisita nel modulo di Chimica e Biochimica generale è valida un anno solare.
I voti conseguiti nel modulo di Chimica, Biochimica Metabolica e Biologia Molecolare concorrono alla definizione del voto del C.I. di Biochimica, che corrisponderà alla media ponderata sulla base dei CFU dei rispettivi moduli del C.I.

Per sostenere la prova d'esame è necessaria l'iscrizione nelle apposite liste pubblicate in Alma Esami (https://almaesami.unibo.it/almaesami/welcome.htm).

Strumenti a supporto della didattica

Il materiale didattico (diapositive proiettate a lezione, esercizi e esempi di prove d'esame risolti) verrà messo a disposizione degli studenti su Virtuale (https://virtuale.unibo.it/).

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Paola Taddei