INGLESE

Il corso si propone di fornire le basi per la comprensione delle leggi fondamentali che governano la materia e le sue trasformazioni con particolare attenzione ai fenomeni biologici a livello atomico e molecolare, in relazione alle applicazioni biomediche, necessarie per i successivi studi del corso di laurea in Medicina e Chirurgia.

- Introduction to General, Organic and Biochemistry, International Edition. Bettelheim FA, Brown WH., Campbell M.K., Farrell S.O.- Chemistry. Structure and Dynamics. Spencer JN, Bodner GM, Richard LH, Wiley. E' altresì considerato valido qualsiasi altro testo scelto dallo studente che copra tutti gli argomenti del programma.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
Al termine del corso lo studente sarà in grado di: descrivere la struttura e le trasformazioni della materia; interpretare i fenomeni molecolari che riecheggiano negli organismi viventi, con particolare riferimento agli equilibri acido-base, tamponi fisiologici, leggi dei gas e la solubilità in equilibri eterogenei, fenomeni osmotici, proprietà delle soluzioni e delle reazioni di ossidoriduzione; riconoscere e descrivere le principali classi di composti organici e i diversi gruppi funzionali; riconoscere le diverse classi di molecole di interesse biologico, descrivendone la struttura e conoscendone le funzioni; comprendere inoltre le basi chimiche dei processi biologici e fisiologici rilevanti per le scienze mediche.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al termine del corso lo studente sarà in grado di: riconoscere il tipo di legami chimici ed eseguire semplici reazioni di bilanci di bilanciamento; eseguire calcoli semplici ma fondamentali sulle concentrazioni delle soluzioni e sull'osmolarità; applicare le conoscenze acquisite nel campo della termodinamica ai processi di trasformazione chimico-fisica di interesse biomedico; applicare le conoscenze acquisite ai processi che regolano la respirazione, il mantenimento dell'equilibrio osmotico e gli equilibri acido-base dei fluidi biologici; scrivere e riconoscere le formule e i legami chimici dei principali composti organici di interesse biologico; applicare la conoscenza dei meccanismi di reazione dei composti organici per comprendere le reazioni biochimiche e prevedere la reattività delle biomolecole in base ai loro gruppi funzionali.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Al termine del corso lo studente sarà in grado di: valutare criticamente dati e informazioni chimiche di base; formulare pareri informati; identificare errori concettuali o interpretativi in ambito chimico-biomedico; formulare semplici ipotesi interpretative su fenomeni chimici osservati: prendere decisioni autonome.
ABILITÀ COMUNICATIVE
Al termine del corso lo studente sarà in grado di: esprimere le informazioni e conoscenze in modo chiaro ed efficace; utilizzare una terminologia chimica corretta e appropriata; descrivere processi chimici in modo chiaro e rigoroso; rappresentare strutture molecolari e reazioni chimiche.
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
Al termine del corso lo studente sarà in grado di: imparare in modo indipendente e continuo; aggiornare competenze e conoscenze; sviluppare competenze propedeutiche per l’apprendimento di discipline successive.

Conoscenza della chimica necessaria per superare i test di ammissione (Cambridge Assessment). Conoscenza degli elementi base della matematica e del calcolo. Lo studente che accede al corso di Chimica e Propedeutica Biochimica deve aver conseguito una preparazione di base in Chimica Generale e Organica. Per standardizzare le conoscenze di base, verranno introdotti i concetti di base prima di passare a quelli più complessi.

Lezioni frontali, esercitazioni pratiche integrate, flipped classrooums, test in itinere. Le lezioni saranno divise in tre parti. Una breve introduzione per riprendere gli argomenti trattati nella lezione precedente, risposte alle domande sugli argomenti trattati e presentazione di nuovi argomenti. La frequenza alle lezioni è obbligatoria. È richiesto almeno il 75% delle frequenze per poter accedere all'esame.

La valutazione delle competenze degli studenti si basa su una prova scritta. La valutazione viene effettuata tramite elaborati scritti (dimostrazioni/esercizi/problemi/domande a risposta multipla) che coprono l'intero programma del corso. Esercizi e domande aperte hanno lo scopo di valutare la capacità dello studente di applicare le leggi della chimica generale e organica e di scrivere meccanismi di reazione dei composti organici. Le domande riguardano gli aspetti fondamentali della chimica generale e organica, la nomenclatura ufficiale dei composti chimici organici e inorganici, il concetto di mole, i calcoli stochiometrici, le soluzioni, i metodi per esprimere la concentrazione, le caratteristiche delle soluzioni acquose, le proprietà colligative, le reazioni chimiche (reazioni acido-base, reazione di neutralizzazione, reazioni redox), le leggi che governano l'equilibrio chimico e le velocità di reazione, sia in fase gassosa che in fase acquosa, con approfondimenti speciali sulle reazioni acido-base; basi termodinamiche che regolano le reazioni chimiche; struttura, proprietà e reazioni dei composti organici, con approfondimenti speciali su quelli di interesse biologico. Il punteggio finale è espresso in 30/30, dove 18/30 rappresenta il minimo e 30/30 il massimo.

Il materiale utilizzato per le lezioni e gli esercizi sarà condiviso mediante la piattaforma SharePoint.

Unità didattica 1. La struttura dell'atomo, la tavola periodica degli elementi, i legami chimici e le reazioni di ossidoriduzione (impegno didattico valutato in CFU=1)
Descrivere e interpretare: Atomi e molecole. La mole. Struttura dell'atomo. Orbitali. Sistema periodico. Legami chimici. Ibridazione degli orbitali. Geometria molecolare. Relazioni tra struttura chimica e proprietà fisiche. Nomenclatura dei composti inorganici. Stechiometria. Composti ionici. Reazioni chimiche. Bilanciamento delle equazioni chimiche. Ossidazione e riduzione. Formule e pesi molecolari. Mole e calcolo delle masse.

Unità didattica 2. Stati di aggregazione della materia e principi della termodinamica (impegno didattico valutato in CFU =1)
Descrivere e interpretare: I tre stati della materia. Pressione del gas. Leggi che regolano il comportamento dei gas. La legge di Avogadro e la legge dei gas ideali. Legge di Dalton sulle pressioni parziali. La teoria cinetica molecolare. Tipi di forze attrattive tra molecole. Comportamento dei liquidi a livello molecolare. Caratteristiche dei vari tipi di solidi. Cambiamento di fase. Soluzioni. Fattori che influenzano la solubilità. Unità di concentrazione. Proprietà dell'acqua come solvente. Colloidi. Proprietà colligative. Velocità di reazione ed equilibrio chimico. Misurazione della velocità di reazione. Relazione tra energia di attivazione e velocità di reazione. L'equilibrio chimico. La costante di equilibrio. Il valore della costante di equilibrio. Il principio di Le Chatelier. Le leggi della termodinamica. Entropia, entalpia, energia libera.

Unità didattica 3. Acidi, basi, sali, pH, soluzioni tampone ed elettrochimica (impegno didattico valutato in CFU=1)
Descrivere e interpretare: Acidi e basi. Denominazione degli acidi comuni. Proprietà degli acidi e delle basi. Le proprietà acide e basiche dell'acqua pura. La forza degli acidi e delle basi. Coppie acido–base coniugate. Relazione tra struttura chimica e forza di acidità. Equilibrio in una reazione acido–base. Costanti di ionizzazione acida. Il pH e il pOH. Titolazioni per calcolare la concentrazione. Soluzioni tampone. Soluzioni saline. Idrolisi salina. Calcolo del pH di acidi e basi forti/deboli, soluzioni tampone, soluzioni saline.

Unità didattica 4. Proprietà del carbonio e reattività dei composti organici (impegno didattico valutato in CFU =1).
Descrivere e interpretare: Scrivere le formule di struttura dei composti organici. Denominazione dei composti organici. I gruppi funzionali. Alcani. Formule di struttura degli alcani. Isomeri costituzionali. Nome degli alcani. Come otteniamo gli alcani? Cicloalcani. Forme di alcani e cicloalcani. Isomeria Cis-Trans nei cicloalcani. Le proprietà fisiche degli alcani e dei cicloalcani. Le reazioni caratteristiche degli alcani. Aloalcani. Alcheni e alchini. Strutture di alcheni e alchini. Nomenclatura di alcheni e alchini. Le proprietà fisiche degli alcheni e degli alchini. Le reazioni caratteristiche degli alcheni. Le reazioni di polimerizzazione dell'etilene e degli etileni sostituiti.

Unità didattica 5. Benzene, alcoli, fenoli, eteri, tioli e tioeteri; aldeidi e chetoni; acidi carbossilici e derivati, ammine e ammidi. (impegno didattico valutato in CFU =1). Descrivere e interpretare: Struttura del benzene. Nome dei composti aromatici. Le reazioni caratteristiche del benzene e dei suoi derivati. Fenoli. Strutture, nomenclatura e proprietà fisiche degli alcoli. Reazioni degli alcoli. Strutture, nomenclatura e proprietà degli eteri e dei tioli. Enantiomeria. Configurazione di uno stereocentro. Stereoisomeri. Attività ottica. Chiralità. Il significato della chiralità nei sistemi biologici. Ammine. Nomenclatura delle ammine. Le proprietà fisiche delle ammine. La basicità delle ammine. Le reazioni caratteristiche delle ammine. Aldeidi e chetoni. Nomenclatura di aldeidi e chetoni. Proprietà fisiche di aldeidi e chetoni. Reazioni caratteristiche di aldeidi e chetoni. Tautomeria cheto-enolica. Acidi carbossilici. Nomenclatura degli acidi carbossilici. Proprietà fisiche degli acidi carbossilici. Le reazioni caratteristiche degli acidi carbossilici. Anidridi carbossiliche, esteri e ammidi. Preparazione degli esteri. Preparazione delle ammidi. Reazioni caratteristiche di anidridi, esteri e ammidi.

Unità didattica 6. Amminoacidi, proteine, carboidrati, lipidi, nucleotidi e polinucleotidi (impegno didattico valutato in CFU= 1)
Descrivere e interpretare: Struttura e nomenclatura dei carboidrati. Monosaccaridi. Strutture cicliche dei monosaccaridi. Reazioni caratteristiche dei monosaccaridi. Disaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi. Lipidi. Strutture dei trigliceridi. Proprietà dei trigliceridi. Strutture dei lipidi complessi: glicerofosfolipidi, sfingolipidi, glicolipidi. Amminoacidi. La struttura primaria delle proteine. La struttura secondaria delle proteine. La struttura terziaria delle proteine. La struttura quaternaria delle proteine.

English

The course aims to provide the basis for understanding the fundamental laws governing matter and its transformations with particular attention to biological phenomena at the atomic and molecular levels, in relation to biomedical applications, necessary for subsequent studies of the degree course in Medicine and Surgery.

- Introduction to General, Organic and Biochemistry, International Edition. Bettelheim FA, Brown WH., Campbell M.K., Farrell S.O.- Chemistry. Structure and Dynamics. Spencer JN, Bodner GM, Richard LH, Wiley. Any other text of the student's choice that covers all topics of the program must also be considered valid.

KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of the course, the student will be able to describe the structure and transformations of matter and interpret the molecular phenomena that are echoed in living organisms, in particular with regard to acid-base equilibria, physiological buffers, gas laws and solubility in heterogeneous equilibria, osmotic phenomena and the properties of solutions and oxidation-reduction reactions; recognize the main classes of organic components and the different functional groups, describing them; recognize the different classes of molecules of biological interest, describing their structures and knowing their functions; understand the chemical basis of biological and physiological processes relevant to medical sciences.
APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING
At the end of the course the student will be able to: recognize the type of chemical bonds and perform simple reaction balances; perform simple but fundamental calculations on solution concentrations and osmolarity; apply the knowledge acquired in the field of thermodynamics to chemical-physical transformation processes of biomedical interest; apply the knowledge acquired to the processes governing respiration, the maintenance of osmotic equilibrium, and the acid-base equilibria of biological fluids; write and recognize the formulas and chemical bonds of the main organic compounds of biological interest; apply knowledge of the reaction mechanisms of organic compounds to understand biochemical reactions and predict the reactivity of biomolecules based on their functional groups.
MAKING JUDGEMENTS
At the end of the course, the student will be able to: critically evaluate basic chemical data and information; formulate informed opinions; identify conceptual or interpretative errors in the chemical-biomedical field; formulate simple interpretative hypotheses about observed chemical phenomena; and make independent decisions.
COMMUNICATION SKILLS
At the end of the course, the student will be able to: express information and knowledge clearly and effectively; use correct and appropriate chemical terminology; describe chemical processes clearly and rigorously; and represent molecular structures and chemical reactions.
LEARNING SKILLS
At the end of the course, the student will be able to: learn independently and continuously; update skills and knowledge; develop preparatory skills for learning subsequent disciplines.

Knowledge of chemistry needed to pass the Admission tests (Cambridge Assessment). Knowledge of the basic elements of mathematics and calculation. The student who accesses the Biochemistry Chemistry and Propaedeutics course must have obtained a basic preparation in General and Organic Chemistry. In order to standardize the basic knowledge, the basic concepts will be introduced before moving on to the more complex ones.

Lectures, integrated practical exercises, flipped classrooms, in itinere-tests. The lessons will be divided into three parts. A brief introduction to resume the topics covered in the previous lesson, answers to questions about the topics covered and presentation of new topics. Attendance at classes is compulsory. A minimum of 75% of attendance is required to access the exam.

Evaluation of student proficiency is based on written test. Evaluation is carried out with written (demonstrations / exercises / problems/multiple choice questions) covering the entire course syllabus. Exercises and open questions are meant to evaluate the student’s ability to apply the laws of general and organic chemistry and to write reaction mechanisms of organic compounds. Questions cover the basic aspects of general and organic chemistry, official nomenclature of organic and inorganic chemical compounds, mole concept, stochiometry calculations, solutions, methods for expressing concentration, characteristics of the aqueous solutions of electrolytes, colligative properties, chemical reactions (acid-base reactions, neutralization reaction, redox reactions), laws that govern the chemical equilibrium and reaction rates, both in the gas phase and acqueous phase, with special insights on the acid-base reactions; thermodynamic bases that regulate chemical reactions; structure, properties and reactions of organic compounds, with special insights on those of biological interest. The final mark is expressed in 30/30 were 18/30 represents the minimum and 30/30 the maximum.

The material used for the lectures and exercises will be shared by SharePoint platform.

Teaching Unit 1. The structure of the atom, the periodic table of elements chemical bonds and oxidation-reduction reactions (teaching commitment assessed in CFU =1)
Describe and interpret: Atoms and molecules. The mole. Structure of the atom. Orbitals. Periodic system. Chemical bonds. Hybridization of the orbitals. Molecular geometry. Relations between chemical structure and physic properties. Nomenclature of inorganic compounds. Stoichiometry. Ionic compounds. Chemical reactions. Balancing chemical equations. Oxidation and reduction. Formula weights and molecular weights. Mole and calculation of mass relationships.

Teaching Unit 2. States of aggregation of matter and principles of thermodynamics (teaching commitment assessed in CFU =1)
Describe and interpret: The three states of matter. Gas pressure. Laws that govern the behavior of gases. Avogadro’s law and the ideal gas law. Dalton’s law of partial pressures. The kinetic molecular theory. Types of attractive forces between molecules. Behavior of liquids at the molecular level. Characteristics of the various types of solids. Phase change. Solutions. Factors that affect solubility. Units for concentration. Properties of water as solvent. Colloids. Colligative properties. Reaction rates and chemical equilibrium. Measurement of the reaction rates. Relationship between activation energy and reaction rate. The chemical equilibrium. The equilibrium constant. The value of the equilibrium constant. Le Chatelier’s principle. Thermochemistry lows. Entropy, Enthalpy, Free Energy.

Teaching Unit 3. Acids, bases, salts, pH, buffer solutions and electrochemistry (teaching commitment assessed in CFU =1)
Describe and interpret: Acids and bases. Naming common acids. Properties of acids and bases. The Acidic and Basic Properties of Pure Water. The strength of acids and bases. Conjugate acid–base pairs. Relationship between chemical structure and the acidity strength. Position of equilibrium in an acid–base reaction. Acid ionization constants. The pH and pOH. Titrations to calculate concentration. Buffers solutions. Saline solutions. Salt hydrolysis. pH calculation of strong/weak acid and bases, buffer solutions, saline solutions.

Teaching Unit 4. Properties of carbon and reactivity of organic compounds (teaching commitment assessed in CFU =1).
Describe and interpret: Writing structural formulas of organic compounds. Naming organic compounds. The functional groups. Alkanes. Structural formulas of alkanes. Constitutional isomers. Name of alkanes. How do we obtain alkanes? Cycloalkanes. Shapes of alkanes and cycloalkanes. Cis-Trans isomerism in cycloalkanes. The physical properties of alkanes and cycloalkanes. The characteristic reactions of alkanes. Haloalkanes. Alkenes and Alkynes. Structures of alkenes and alkynes. Name alkenes and alkynes. The physical properties of alkenes and alkynes. The characteristic reactions of alkenes. The polymerization reactions of ethylene and substituted ethylenes.

Teaching Unit 5. Benezene, alcohols, phenols, ethers, thiols and thioethers; aldehydes and ketones; carboxylic acids and derivatives, amines and amides. (teaching commitment assessed in CFU =1). Describe and interpret: Structure of benzene. Name of aromatic compounds. The characteristic reactions of benzene and Its derivatives. Phenols. Structures, names, and physical properties of alcohols. Reactions of alcohols. The structures, names, and properties of ethers and thiols. Enantiomerism. Configuration of a stereocenter. Stereoisomers. Optical activity. Chirality. The significance of chirality in the biological systems. Amines. Nomenclature of amines. The physical properties of amines. The basicity of amines. The characteristic reactions of amines. Aldehydes and ketones. Nomenclature of aldehydes and ketones. Physical properties of aldehydes and ketones. Characteristic reactions of aldehydes and ketones. Keto-enol tautomerism. Carboxylic acids. Name carboxylic acids. Physical properties of Carboxylic acids. The characteristic reactions of carboxylic acids. Carboxylic anhydrides, esters, and amides. Preparation of esters. Preparation of amides. Characteristic reactions of anhydrides, esters, and amides.

Teaching Unit 6. Amino acids and proteins, carbohydrates, lipids, nucleotides and polynucleotides (teaching commitment assessed in CFU= 1)
Describe and interpret: Structure and nomenclature of carbohydrates. Monosaccharides. Cyclic structures of monosaccharides. Characteristic reactions of monosaccharides. Disaccharides and oligosaccharides. Polysaccharides. Lipids. Structures of triglycerides. Properties of triglycerides. Structures of complex lipids: Glycerophospholipids, sphingolipids, glycolipids. Amino acids. The primary structure of proteins. The secondary structure of proteins. The tertiary structure of proteins. The quaternary structure of proteins.