Chimica e propedeutica biochimica

Programma del corso:
1. Definire e differenziare fra loro le sostanze pure (elementi e composti) dalle miscele.
2. Definire il numero atomico (Z) e il numero di massa (A) in un atomo e indicare quale di questi caratterizza gli atomi di un elemento (isotopi).
3. Calcolare la massa atomica e la massa molecolare delle sostanze pure e saperle distinguere da peso atomico e peso molecolare.
4. Definire l'unità di misura della grandezza quantità di sostanza: la mole (mol) e saper usare la massa molare per calcolare la quantità di sostanza n espressa in mol.
5. Descrivere sulla base della configurazione elettronica degli atomi come è costruita la tavola periodica degli elementi.
6. Nella tavola periodica individuare i periodi e i gruppi e descrivere come variano le proprietà degli elementi (energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività) spostandosi lungo un periodo o un gruppo.
7. Spiegare perché gli atomi degli elementi diversi dai gas nobili tendono a legarsi fra loro attraverso legami chimici e saper usare il simbolismo di Lewis per rappresentare le strutture degli individui chimici.
8. Definire e descrivere il legame ionico e la formazione dei reticoli cristallini. Saper spiegare perché non esiste la molecola nei composti ionici.
9. Definire il legame covalente e saperlo interpretare come sovrapposizione di orbitali atomici a dare gli orbitali molecolari.
10. Saper riconoscere dalla formula di struttura le ibridazioni degli atomi.
11. Descrivere i vari tipi di orbitali ibridi e la loro disposizione tridimensionale, dalla quale deriva la forma delle molecole.
12. Descrivere l'ibridazione dell'atomo di ossigeno nella molecola di acqua, di azoto in quella di ammoniaca e di carbonio nei suoi vari idrocarburi e indicare le coppie elettroniche di legame e di non legame delle stesse molecole.
13. Descrivere le forze attrattive che si instaurano fra molecole polari, quelle fra molecole apolari e quelle fra molecole e ioni.
14. Definire il legame a ponte d'idrogeno e saper riconoscere sulla base delle formule di struttura delle molecole la possibilità o meno che si formi.
15. Definire i tre stati di aggregazione (solido, liquido e gassoso) della materia e saper discutere come le interazioni tra molecole sono responsabili del diverso stato fisico dei composti ad una data temperatura.
16. Definire la tensione superficiale (o energia superficiale) di un liquido.
17. Definire la tensione di vapore di un liquido e saperla giustificare sulla base dell'equilibrio dinamico del passaggio di stato liquido-vapore.
18. Definire la temperatura di ebollizione di un liquido e saperla correlare alla sua tensione di vapore.
19. Definire e saper calcolare il numero di ossidazione di un atomo in una molecola.
20. Definire e saper riconoscere le soluzioni e in esse saper individuare il solvente e il/i soluto/i.
21. Definire e saper calcolare la grandezza concentrazione di una soluzione (molarità, molalità, frazione molare e percentuali p/p, p/v e v/v).
22. Definire la solubilità di un soluto, solido o gassoso, in un solvente e spiegare in che modo la temperatura e la pressione la influenzano.
23. Descrivere le proprietà colligative di una soluzione.
24. Spiegare il fenomeno dell'osmosi e saper calcolare la pressione osmotica per soluzioni di soluti ionici e covalenti non ionizzati in acqua.
25. Spiegare i termini ipertonica, ipotonica e isotonica riferiti ad una soluzione rispetto a una seconda.
26. Descrivere da un punto di vista osmotico le proprietà di una soluzione fisiologica.
27. Definire e saper calcolare l'osmole e l'osmolarità di una soluzione.
28. Interpretare le reazioni chimiche come processi di equilibrio più o meno spostati verso i prodotti.
29. Definire e saper formulare la costante di equilibrio di una data reazione.
30. In base al valore della costante di equilibrio di una reazione, saper prevedere se l'equilibrio sarà più spostato verso i reagenti o verso i prodotti.
31. Discutere come la composizione all'equilibrio può essere modificata agendo su alcuni parametri (concentrazioni dei reagenti e dei prodotti, pressione ecc.), secondo il principio di azione e reazione (Le Chatelier).
32. Riconoscere e bilanciare semplici reazioni di ossidoriduzione.
33. Discutere il significato di potenziale standard di una coppia ossidoriduttiva.
34. Calcolare il potenziale ossidoriduttivo di una coppia ox/red in condizioni diverse da quelle standard (equaz. di Nerst).
35. Giustificare il funzionamento di una pila illustrandone gli elementi strutturali essenziali e descrivendo il tipo di reazione che avviene.
36. Riconoscere e descrivere le pile a concentrazione.
37. Interpretare gli equilibri acido-base secondo la teoria di Arrhenius e la più attuale teoria di Broensted e Lowry.
38. Definire e valutare la forza degli acidi e delle basi.
39. Discutere l'equilibrio di autoionizzazione dell'acqua e il significato di pH.
40. Calcolare, in semplici esempi applicativi, il pH di soluzioni acquose di acidi e basi forti, di acidi e basi deboli e di ioni a carattere basico o acido che compongono un sale.
41. Discutere la determinazione sperimentale del pH di soluzioni mediante l'uso di indicatori acido-base o di piaccametri.
42. Discutere la composizione e il meccanismo in base al quale esplica la sua azione una soluzione tampone.
43. Calcolare, in semplici esempi applicativi, il pH di soluzioni tampone.
44. Descrivere la teoria acido-base di Lewis e specificare in cosa differisce da quella di Broensted e Lowry.
45. Definire e identificare un composto di coordinazione e i leganti mono o pluridentati.
46. Definire il sistema termodinamico in generale e i sistemi isolati, chiusi e aperti.
47. Definire e saper interpretare il significato delle principali funzioni termodinamiche (energia interna, entalpia, entropia ed energia libera).
48. Utilizzare le variazioni di entalpia di un processo per prevederne l'aspetto energetico.
49. Prevedere la spontaneità di un processo chimico in base alla variazione di energia libera.
50. Definire l'energia libera standard e formulare la sua relazione con la costante di equilibrio di una reazione.
51. Discutere il significato di reazioni accoppiate in relazione a processi metabolici.
52. Definire la velocità di reazione e discutere i fattori che la influenzano.
53. Discutere la legge di velocità e l'ordine di una reazione.
54. Discutere l'aumento della velocità di reazione con la temperatura.
55. Giustificare l'influenza dei catalizzatori sulla velocità di reazione.

Chimica Organica
1. Definire cosa si intende per gruppo funzionale e per le seguenti classi di composti organici, dare la definizione, scrivere la formula generale, riconoscere da una formula di struttura l'appartenenza di un composto ad una data classe, indicare il nome in base alle regole IUPAC: idrocarburi (alcani, alcheni, ciclici, aromatici), alcooli, fenoli, eteri, analoghi solforati (tioalcooli, tiofenoli, tioeteri, disolfuri), aldeidi e chetoni, acidi carbossilici, derivati degli acidi (alogenuri, anidridi, esteri, tioesteri, ammidi), ammine, semplici composti bifunzionalizzati.
2. Discutere la stabilità e la conformazione dei cicloalcani e riconoscere le conformazioni a sedia per il cicloesano.
3. Giustificare come le forze intermolecolari influenzano proprietà fisiche quali il punto di ebollizione (e di fusione), la solubilità di un composto in un dato solvente.
4. Illustrare il concetto di aromaticità applicato al benzene (struttura del benzene, risonanza).
5. Discutere la risonanza del gruppo carbonilico nelle aldeidi e nei chetoni e giustificare il termine di reazione di addizione nucleofila per questi composti.
6. Definire e riconoscere un reagente nucleofilo e uno elettrofilo, una reazione nucleofila e una elettrofila.
7. Discutere il meccanismo della reazione fra aldeidi (o chetoni) e alcooli a dare i semiacetali e quindi in presenza di H3O+ a dare gli acetali.
8. Discutere la reazione fra aldeidi (o chetoni) con l' ammoniaca e suoi derivati (H3N, H2NR, H2NOH) con formazione di imminoderivati.
9. Discutere la tautomeria cheto-enolica delle aldeidi e dei chetoni e descrivere che cosa può avvenire in ambiente basico sui composti carbonilici (reazione di condensazione aldolica). Spiegare i motivi di stabilizzazione della forma enolica di un composto -dicarbonilico.
10. Definire la isomeria, riconoscere e rappresentare con formule i vari tipi di isomeria.
11. Spiegare il concetto di chiralità e riconoscere in una molecola la presenza di atomi stereogenici.
12. Rappresentare secondo la convenzione di Fischer molecole con uno o più centri stereogenici.
13. Rappresentare secondo Fischer tutti gli stereoisomeri possibili di un dato composto individuando eventuali forme meso; spiegare il significato di racemo.
14. Definire e applicare le regole della nomenclatura R,S e D,L.
15. Spiegare cosa si intende per capacità di una molecola chirale di ruotare il piano della luce polarizzata.
16. Riconoscere la presenza di isomeria geometrica negli alcheni (cis, trans ed E,Z) e rappresentare con formule gli isomeri geometrici di un dato composto.
17. Descrivere il comportamento acido degli acidi carbossilici.
18. Definire le caratteristiche strutturali degli acidi grassi e rappresentare la formula di un acido grasso a partire dal simbolismo Cx:Ny,z.
19. Definire un sapone e discutere del comportamento in acqua di saponi.
20. Rappresentare la reazione di esterificazione fra un acido carbossilico e un alcool.
21. Discutere la reazione di un estere con acqua in assenza e in presenza di H3O+ o di OH-.
22. Discutere la reazione di una ammide con acqua in assenza e in presenza di H3O+ o di OH-.
23. Discutere la risonanza del legame ammidico.
24. Definire i lipidi differenziando fra lipidi semplici e lipidi complessi.
25. Rappresentare la struttura di un lipide semplice (triacilglicerolo) e la sua reazione con acqua in presenza di H3O+ e di OH- .
26. Discutere le differenze fra oli e grassi sia dal punto di vista fisico che strutturale.
27. Rappresentare e riconoscere la formula di un lipide complesso (glicerofosfolipide o sfingolipide).
28. Definire i carboidrati e discutere della loro suddivisione.
29. Rappresentare la formula generica di un aldoso e di un chetoso e di un D- e L-aldoso o chetoso.
30. Rappresentare le formule di monosaccaridi secondo la convenzione di Fischer, in particolare scrivere le formule del ribosio, del desossiribosio, del glucosio, del mannosio (epimero in 2 del glucosio), del galattosio (epimero in 4 del glucosio) e del fruttosio.
31. Discutere le strutture cicliche (piranosiche o furanosiche) degli zuccheri rappresentandole secondo Haworth ed il concetto di anomeri.
32. Descrivere il fenomeno della mutarotazione.
33. Discutere la reazione di ossidazione di monosaccaridi con ossidanti selettivi delle aldeidi (Ag+ e Cu2+).
34. Definire i glicosidi e spiegare il legame O- ed N-glicosidico.
35. Definire un disaccaride e differenziare fra disaccaridi riducenti e non riducenti.
36. Spiegare le caratteristiche strutturali essenziali dell'amido, del glicogeno e della cellulosa.
37. Definire un amminoacido e interpretare il significato di L- -amminoacido.
38. Rappresentare un generico L- -amminoacido secondo la convenzione di Fischer.
39. Descrivere la classificazione degli amminoacidi in neutri, acidi e basici.
40. Rappresentare con formule gli equilibri fra la forma cationica, anfiionica e anionica di un amminoacido.
41. Definire il punto isoionico e il punto isoelettrico di un amminoacido discutendo la loro differenza.
42. Scrivere la forma predominante a pH fisiologico per un amminoacido neutro, uno acido e uno basico.
43. Definire i peptidi e le proteine e discutere il legame peptidico.
44. Spiegare il significato di struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria di una proteina.
45. Definire i nucleosidi e i nucleotidi.
46. Spiegare come sono legati fra loro i nucleotidi a formare gli acidi nucleici.

Programma del corso:
1. Definire e differenziare fra loro le sostanze pure (elementi e composti) dalle miscele.
2. Definire il numero atomico (Z) e il numero di massa (A) in un atomo e indicare quale di questi caratterizza gli atomi di un elemento (isotopi).
3. Calcolare la massa atomica e la massa molecolare delle sostanze pure e saperle distinguere da peso atomico e peso molecolare.
4. Definire l'unità di misura della grandezza quantità di sostanza: la mole (mol) e saper usare la massa molare per calcolare la quantità di sostanza n espressa in mol.
5. Descrivere sulla base della configurazione elettronica degli atomi come è costruita la tavola periodica degli elementi.
6. Nella tavola periodica individuare i periodi e i gruppi e descrivere come variano le proprietà degli elementi (energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività) spostandosi lungo un periodo o un gruppo.
7. Spiegare perché gli atomi degli elementi diversi dai gas nobili tendono a legarsi fra loro attraverso legami chimici e saper usare il simbolismo di Lewis per rappresentare le strutture degli individui chimici.
8. Definire e descrivere il legame ionico e la formazione dei reticoli cristallini. Saper spiegare perché non esiste la molecola nei composti ionici.
9. Definire il legame covalente e saperlo interpretare come sovrapposizione di orbitali atomici a dare gli orbitali molecolari.
10. Saper riconoscere dalla formula di struttura le ibridazioni degli atomi.
11. Descrivere i vari tipi di orbitali ibridi e la loro disposizione tridimensionale, dalla quale deriva la forma delle molecole.
12. Descrivere l'ibridazione dell'atomo di ossigeno nella molecola di acqua, di azoto in quella di ammoniaca e di carbonio nei suoi vari idrocarburi e indicare le coppie elettroniche di legame e di non legame delle stesse molecole.
13. Descrivere le forze attrattive che si instaurano fra molecole polari, quelle fra molecole apolari e quelle fra molecole e ioni.
14. Definire il legame a ponte d'idrogeno e saper riconoscere sulla base delle formule di struttura delle molecole la possibilità o meno che si formi.
15. Definire i tre stati di aggregazione (solido, liquido e gassoso) della materia e saper discutere come le interazioni tra molecole sono responsabili del diverso stato fisico dei composti ad una data temperatura.
16. Definire la tensione superficiale (o energia superficiale) di un liquido.
17. Definire la tensione di vapore di un liquido e saperla giustificare sulla base dell'equilibrio dinamico del passaggio di stato liquido-vapore.
18. Definire la temperatura di ebollizione di un liquido e saperla correlare alla sua tensione di vapore.
19. Definire e saper calcolare il numero di ossidazione di un atomo in una molecola.
20. Definire e saper riconoscere le soluzioni e in esse saper individuare il solvente e il/i soluto/i.
21. Definire e saper calcolare la grandezza concentrazione di una soluzione (molarità, molalità, frazione molare e percentuali p/p, p/v e v/v).
22. Definire la solubilità di un soluto, solido o gassoso, in un solvente e spiegare in che modo la temperatura e la pressione la influenzano.
23. Descrivere le proprietà colligative di una soluzione.
24. Spiegare il fenomeno dell'osmosi e saper calcolare la pressione osmotica per soluzioni di soluti ionici e covalenti non ionizzati in acqua.
25. Spiegare i termini ipertonica, ipotonica e isotonica riferiti ad una soluzione rispetto a una seconda.
26. Descrivere da un punto di vista osmotico le proprietà di una soluzione fisiologica.
27. Definire e saper calcolare l'osmole e l'osmolarità di una soluzione.
28. Interpretare le reazioni chimiche come processi di equilibrio più o meno spostati verso i prodotti.
29. Definire e saper formulare la costante di equilibrio di una data reazione.
30. In base al valore della costante di equilibrio di una reazione, saper prevedere se l'equilibrio sarà più spostato verso i reagenti o verso i prodotti.
31. Discutere come la composizione all'equilibrio può essere modificata agendo su alcuni parametri (concentrazioni dei reagenti e dei prodotti, pressione ecc.), secondo il principio di azione e reazione (Le Chatelier).
32. Riconoscere e bilanciare semplici reazioni di ossidoriduzione.
33. Discutere il significato di potenziale standard di una coppia ossidoriduttiva.
34. Calcolare il potenziale ossidoriduttivo di una coppia ox/red in condizioni diverse da quelle standard (equaz. di Nerst).
35. Giustificare il funzionamento di una pila illustrandone gli elementi strutturali essenziali e descrivendo il tipo di reazione che avviene.
36. Riconoscere e descrivere le pile a concentrazione.
37. Interpretare gli equilibri acido-base secondo la teoria di Arrhenius e la più attuale teoria di Broensted e Lowry.
38. Definire e valutare la forza degli acidi e delle basi.
39. Discutere l'equilibrio di autoionizzazione dell'acqua e il significato di pH.
40. Calcolare, in semplici esempi applicativi, il pH di soluzioni acquose di acidi e basi forti, di acidi e basi deboli e di ioni a carattere basico o acido che compongono un sale.
41. Discutere la determinazione sperimentale del pH di soluzioni mediante l'uso di indicatori acido-base o di piaccametri.
42. Discutere la composizione e il meccanismo in base al quale esplica la sua azione una soluzione tampone.
43. Calcolare, in semplici esempi applicativi, il pH di soluzioni tampone.
44. Descrivere la teoria acido-base di Lewis e specificare in cosa differisce da quella di Broensted e Lowry.
45. Definire e identificare un composto di coordinazione e i leganti mono o pluridentati.
46. Definire il sistema termodinamico in generale e i sistemi isolati, chiusi e aperti.
47. Definire e saper interpretare il significato delle principali funzioni termodinamiche (energia interna, entalpia, entropia ed energia libera).
48. Utilizzare le variazioni di entalpia di un processo per prevederne l'aspetto energetico.
49. Prevedere la spontaneità di un processo chimico in base alla variazione di energia libera.
50. Definire l'energia libera standard e formulare la sua relazione con la costante di equilibrio di una reazione.
51. Discutere il significato di reazioni accoppiate in relazione a processi metabolici.
52. Definire la velocità di reazione e discutere i fattori che la influenzano.
53. Discutere la legge di velocità e l'ordine di una reazione.
54. Discutere l'aumento della velocità di reazione con la temperatura.
55. Giustificare l'influenza dei catalizzatori sulla velocità di reazione.
Chimica Organica
1. Definire cosa si intende per gruppo funzionale e per le seguenti classi di composti organici, dare la definizione, scrivere la formula generale, riconoscere da una formula di struttura l'appartenenza di un composto ad una data classe, indicare il nome in base alle regole IUPAC: idrocarburi (alcani, alcheni, ciclici, aromatici), alcooli, fenoli, eteri, analoghi solforati (tioalcooli, tiofenoli, tioeteri, disolfuri), aldeidi e chetoni, acidi carbossilici, derivati degli acidi (alogenuri, anidridi, esteri, tioesteri, ammidi), ammine, semplici composti bifunzionalizzati.
2. Discutere la stabilità e la conformazione dei cicloalcani e riconoscere le conformazioni a sedia per il cicloesano.
3. Giustificare come le forze intermolecolari influenzano proprietà fisiche quali il punto di ebollizione (e di fusione), la solubilità di un composto in un dato solvente.
4. Illustrare il concetto di aromaticità applicato al benzene (struttura del benzene, risonanza).
5. Discutere la risonanza del gruppo carbonilico nelle aldeidi e nei chetoni e giustificare il termine di reazione di addizione nucleofila per questi composti.
6. Definire e riconoscere un reagente nucleofilo e uno elettrofilo, una reazione nucleofila e una elettrofila.
7. Discutere il meccanismo della reazione fra aldeidi (o chetoni) e alcooli a dare i semiacetali e quindi in presenza di H3O+ a dare gli acetali.
8. Discutere la reazione fra aldeidi (o chetoni) con l' ammoniaca e suoi derivati (H3N, H2NR, H2NOH) con formazione di imminoderivati.
9. Discutere la tautomeria cheto-enolica delle aldeidi e dei chetoni e descrivere che cosa può avvenire in ambiente basico sui composti carbonilici (reazione di condensazione aldolica). Spiegare i motivi di stabilizzazione della forma enolica di un composto -dicarbonilico.
10. Definire la isomeria, riconoscere e rappresentare con formule i vari tipi di isomeria.
11. Spiegare il concetto di chiralità e riconoscere in una molecola la presenza di atomi stereogenici.
12. Rappresentare secondo la convenzione di Fischer molecole con uno o più centri stereogenici.
13. Rappresentare secondo Fischer tutti gli stereoisomeri possibili di un dato composto individuando eventuali forme meso; spiegare il significato di racemo.
14. Definire e applicare le regole della nomenclatura R,S e D,L.
15. Spiegare cosa si intende per capacità di una molecola chirale di ruotare il piano della luce polarizzata.
16. Riconoscere la presenza di isomeria geometrica negli alcheni (cis, trans ed E,Z) e rappresentare con formule gli isomeri geometrici di un dato composto.
17. Descrivere il comportamento acido degli acidi carbossilici.
18. Definire le caratteristiche strutturali degli acidi grassi e rappresentare la formula di un acido grasso a partire dal simbolismo Cx:Ny,z.
19. Definire un sapone e discutere del comportamento in acqua di saponi.
20. Rappresentare la reazione di esterificazione fra un acido carbossilico e un alcool.
21. Discutere la reazione di un estere con acqua in assenza e in presenza di H3O+ o di OH-.
22. Discutere la reazione di una ammide con acqua in assenza e in presenza di H3O+ o di OH-.
23. Discutere la risonanza del legame ammidico.
24. Definire i lipidi differenziando fra lipidi semplici e lipidi complessi.
25. Rappresentare la struttura di un lipide semplice (triacilglicerolo) e la sua reazione con acqua in presenza di H3O+ e di OH- .
26. Discutere le differenze fra oli e grassi sia dal punto di vista fisico che strutturale.
27. Rappresentare e riconoscere la formula di un lipide complesso (glicerofosfolipide o sfingolipide).
28. Definire i carboidrati e discutere della loro suddivisione.
29. Rappresentare la formula generica di un aldoso e di un chetoso e di un D- e L-aldoso o chetoso.
30. Rappresentare le formule di monosaccaridi secondo la convenzione di Fischer, in particolare scrivere le formule del ribosio, del desossiribosio, del glucosio, del mannosio (epimero in 2 del glucosio), del galattosio (epimero in 4 del glucosio) e del fruttosio.
31. Discutere le strutture cicliche (piranosiche o furanosiche) degli zuccheri rappresentandole secondo Haworth ed il concetto di anomeri.
32. Descrivere il fenomeno della mutarotazione.
33. Discutere la reazione di ossidazione di monosaccaridi con ossidanti selettivi delle aldeidi (Ag+ e Cu2+).
34. Definire i glicosidi e spiegare il legame O- ed N-glicosidico.
35. Definire un disaccaride e differenziare fra disaccaridi riducenti e non riducenti.
36. Spiegare le caratteristiche strutturali essenziali dell'amido, del glicogeno e della cellulosa.
37. Definire un amminoacido e interpretare il significato di L- -amminoacido.
38. Rappresentare un generico L- -amminoacido secondo la convenzione di Fischer.
39. Descrivere la classificazione degli amminoacidi in neutri, acidi e basici.
40. Rappresentare con formule gli equilibri fra la forma cationica, anfiionica e anionica di un amminoacido.
41. Definire il punto isoionico e il punto isoelettrico di un amminoacido discutendo la loro differenza.
42. Scrivere la forma predominante a pH fisiologico per un amminoacido neutro, uno acido e uno basico.
43. Definire i peptidi e le proteine e discutere il legame peptidico.
44. Spiegare il significato di struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria di una proteina.
45. Definire i nucleosidi e i nucleotidi.
46. Spiegare come sono legati fra loro i nucleotidi a formare gli acidi nucleici.