Corso di Laurea in Tecniche di Radiologia Medica, per Immagini e Radioterapia - Torino

Chimica e biochimica (D.M. 270/04)

Anno accademico 2012/2013

• SCIENZE BIOLOGICHE E CHIMICHE (D.M. 270/04) (MED 2822)

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Programma
• Testi consigliati e bibliografia
• Note
• Strumenti didattici

Obiettivi formativi

• Fornire le conoscenze di base della chimica generale, inorganica ed organica necessarie per comprendere le proprietà dei componenti della materia vivente • Descrivere la composizione della materia, la struttura e la configurazione elettronica degli atomi, anche dimostrando di conoscere la tavola periodica degli elementi. • Descrivere le proprietà fisiche-chimiche delle particelle. • Spiegare i processi che sono alla base delle principale reazioni chimiche (idrolisi, saturazione, ossidazione, ecc). • Spiegare la struttura molecolare degli idrocarburi, dei composti aromatici e descrivere le reazioni che sono alla base della reattività degli alcoli, dei composti con il gruppo carbonilico (acidi carbossilici, aldeidi e chetoni), le ammine, i tiocomposti, al fine di poter comprendere successivamente le reazioni che governano le principali vie metaboliche. • Descrivere le proprietà fisiche delle molecole nello spazio cellulare ed extracellulare. • Eseguire la misurazione della pressione osmotica di una soluzione a diverse concentrazioni e spiegare il suo ruolo nel mantenimento dell’omeostasi cellulare. • Calcolare il pH di una soluzione. • Elencare le coppie tampone più importanti biologicamente e spiegare il loro ruolo nell’influenzare il pH di una soluzione. • Spiegare le proprietà biologiche delle proteine e degli altri componenti cellulari (esempio l’emoglobina e il suo ruolo nel trasporto dei gas). • Descrivere le principali vie metaboliche, cataboliche e anaboliche, e il trasferimento di energia (il ciclo dell’ATP, la glicolisi, il ciclo dell’acido citrico e la via dei pentoso fosfati, le reazioni di ossidoriduzione).

Programma

1) Struttura della materia. L’ atomo: elettrone, protone e neutrone. Numero atomico. Numero di massa. Isotopi. Configurazione elettronica degli elementi. La tavola periodica di Mendeleev. Correlazione tra riempimento dei livelli e sottolivelli elettronici con la disposizione degli elementi nella tavola periodica. Livello (o guscio) di valenza. Elettroni di valenza e reattività chimica, regola dell'ottetto. Elettronegatività.

2) Molecole. Il legame chimico. Legame covalente e legame ionico. Legami deboli: legame ad idrogeno, proprietà fisico-chimiche dell’acqua, forze di Van der Waals. Reazioni di ossido-riduzione (Redox): agenti ossidanti e riducenti. Coppie redox. Importanza biologica delle reazioni di ossido riduzione. Formula grezza (o molecolare), formula strutturale (o di Lewis), formula empirica (o minima). Regole di nomenclatura di composti ionici e covalenti.

3) Elementi di chimica inorganica: ossidi, basi, acidi e sali. Proprietà dei derivati dell'ossigeno: ione ossido, anione perossido, anione superossido. Ossidi acidi: anidride carbonica, monossido di carbonio, anidride nitrosa e nitrica, ossido nitroso e nitrico, biossido di azoto, anidride solforosa e solforica. Ossiacidi derivati dagli ossidi acidi e corrispondenti anioni: acido carbonico, acido nitroso e nitrico, acido solforoso e solforico, acido ortofosforico e pirofosforico.

4) Peso atomico, peso molecolare, mole, numero di Avogadro, massa di formula. Calcoli stechiometrici applicati alle sostanze solide: conversione moli in grammi e viceversa. Solubilità di una sostanza. Misure della concentrazione di una soluzione. Calcoli stechiometrici applicati alle soluzioni: modalità di preparazione di una soluzione, conversione tra le varie misure di concentrazione, calcolo della diluizione. Osmolarità; soluzioni isotoniche, ipotoniche, ipertoniche; preparazione di una soluzione fisiologica; controllo dell'osmolarità e applicazioni biomediche.

4) Reazioni chimiche irreversibili e reversibili. Equilibrio chimico. Costante di equilibrio e legge di azione di massa. Equilibri in soluzione acquosa. Equilibrio di dissociazione dell’acqua: prodotto ionico dell’acqua (Kw). Dissociazione di acidi e basi forti. Equilibri di dissociazione di acidi e basi deboli: costante di dissociazione acida (Ka) e basica (Kb).  Forza degli acidi e delle basi. Il pH. Il pH di soluzioni di acidi e basi forti. Le soluzioni tampone: controllo del pH. Tamponi fisiologici.  Cinetica chimica: cenni. Catalizzatori biologici:enzimi.

5) Chimica organica: Idrocarburi alifatici saturi e insaturi. Idrocarburi aromatici. Generalità su: alcoli, tioalcoli, amine, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici e derivati (amidi , esteri e tioesteri). Cenni sui disinfettanti.

6) Glucidi: aldosi e chetosi. Monosaccaridi (ribosio, glucosio e fruttosio), oligosaccaridi (disaccaridi: lattosio, maltosio e saccarosio), polisaccaridi (amido, cellulosa e glicogeno).

7) Il significato dell’ATP. Glicolisi. Gluconeogenesi. Metabolismo del glicogeno, controllo ormonale (insulina e glucagone).

8) Il metabolismo energetico, in presenza e assenza di ossigeno. Ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa.  I radicali. Funzioni del ciclo dei pentosi.

9) Lipidi (lipidi di riserva e strutturali: acidi grassi saturi e insaturi, trigliceridi, fosfolipidi  e colesterolo). ll metabolismo dei lipidi. Digestione e trasporto dei lipidi, lipoproteine. Ossidazione degli acidi grassi. Chetogenesi.

10) Struttura e significato funzionale delle proteine. Gli aminoacidi e la loro classificazione, aminoacidi essenziali e non essenziali, principali caratteristiche chimiche, legami fra gli aminoacidi Metabolismo azotato-sintesi e catabolismo delle proteine e delle basi azotate. L’emoglobina e il suo ruolo nel trasporto dei gas. Gli enzimi. Il collageno.

Sackeim G.I. & Lehman D.D.: Chimica per le Scienze Biomediche, EdiSES Pelley J.W. : Biochimica, Elsevier Masson

Autori:Stefani e Taddei - Titolo: Chimica, biochimica e biologia applicata . GIANICHELLI 2008

Note

1° semestre

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