CHIMICA BIO-ORGANICA

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA ORGANICA (CHIM/06)
Anno accademico di offerta: 
2016/2017
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

italiano

Obiettivi formativi

Conoscenze:
Il corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per intraprendere lo studio dei meccanismi termodinamici e biochimici di funzionamento degli organismi viventi. In particolare evidenzierà le strategie sintetiche che vengono messe in pratica in natura. Sarà, inoltre, discusso il ruolo metabolico, fisiologico e farmaceutico che tali composti hanno negli organismi che li producono, oppure negli organismi che vengono in contatto con tali molecole.
Capacità di comprensione:

viene curata l'acquisizione di un linguaggio formalmente corretto, viene stimolata la capacità di esprimere i contenuti in modo chiaro e lineare, vengono sottolineati i collegamenti tra le diverse parti del corso e come queste contribuiscano alla comprensione globale del sistema.

Applicazione delle conoscenze:

il corso fornisce gli strumenti per interpretare in modo razionale le principali vie biologiche che portano alla produzione di metaboliti secondari. Tali composti si trovano solo in specifici organismi o gruppi di organismi e sono espressione della individualità della specie. Stimola, inoltre, nello studente la comprensione di eventi che precedentemente erano stati affrontati solo in maniera fenomenologica.

Prerequisiti

Conoscenze di Chimica Organica e Biochimica.

Contenuti dell'insegnamento

Il corso ha lo scopo di fornire i concetti fondamentali indispensabili per intraprendere lo studio della bioenergetica e dei metabolismi degli organismi viventi. A tale proposito, nella prima parte del corso, riguardante la Bioenergetica, vengono presi in considerazione i meccanismi di produzione di energia degli organismi eterotrofi (sia di tipo procariotico che di tipo eukariotico) e di quelli autotrofi (fotofosforilazione ciclica e non ciclica). Particolari accenni sono dedicati alla termodinamica dei sistemi non all’equilibrio. Nella seconda parte del corso sono prese in considerazione le principali vie metaboliche che sono presenti negli organismi viventi, mettendo in risalto quali sono comuni a tutti gli organismi e quali sono presenti solo nel regno vegetale. In particolare vengono approfonditi i meccanismi chimici e biochimici che sono alla base delle biosintesi che sono portate a termine negli organismi viventi. Per meglio comprendere i processi descritti e per inserirli in un contesto applicativo, vengono trattati e discussi con gli studenti esempi pratici dove tali concetti sono applicati.

Programma esteso

Modulo 1- Energia, lavoro, ordine; conservazione dell'energia e leggi della termodinamica; flussi di energia in natura e nei sistemi non all'equilibrio. Evoluzione nei sistemi biologici; chimica prebiotica, omochiralità biologica, prokarioti ed eukarioti, Catabolismo, fotofosforilazione. Enzimi e coenzimi; ruolo di enzimi e coenzimi nella catalisi biologica; gruppi prostetici, vitamine. Modulo 2- Terpeni; biogenesi terpenica, monoterpeni, sesquiterpeni, diterpeni, gomma naturale; squalene e fitoene, carotenoidi, ciclo visivo. Steroidi; biogenesi steroidica, squalene, lanosterolo, colesterolo; corticosteroidi, ormoni sessuali, acidi biliari; implicazioni fisiologiche. Acidi grassi; biogenesi degli acidi grassi saturi, monoinsaturi, poliinsaturi; Biogenesi di prostaglandine, tromboxani, leukotrieni, lipossine; ruolo fisiologico. Acetogenine; biogenesi delle acetogenine, flavanoidi. Antibiotici; biogenesi e ruolo fisiologico degli antibiotici; meccanismi di azione degli antibiotici. Acido shikimico; biogenesi dello shikimato; ammino acidi aromatici, tetracicline. Alcaloidi; nomenclatura, classificazione e ruolo biologico; cenni di biogenesi.

Bibliografia

P. M. Dewick, Chimica, Biosintesi e bioattività delle sostanze naturali, Piccin, Padova
D.N. Nicholls, S.J.Ferguson, Bioenergetics 3, Academic Press, London

Metodi didattici

Il corso si svolge in 42 ore di lezioni frontali. Durante le lezioni, gli studenti vengono guidati alla comprensione dei concetti alla base della produzione di energia degli organismi viventi (Bioenergetica).Vengono poi trattate le principali vie metaboliche con l'intento di comprendere il funzionamento degli organismi viventi. Durante ogni set di argomenti, ed alla fine, sono discussi esempi pratici riguardanti gli argomenti trattati che vengono, poi, discussi con lo scopo di permettere allo studente di valutare il proprio grado di comprensione della materia. Viene stimolata la partecipazione degli studenti alla razionalizzazione delle logiche che gli organismi viventi utilizzano per produrre i metaboliti di loro interesse.

Modalità verifica apprendimento

Durante lo svolgimento del corso sono programmate sessioni di verifica del grado di comprensione dei concetti che vengono trattati e la loro capacità di assimilarli. In particolare viene valutato come e se sono in grado di percepire il concetto ponendo loro quesiti specifici che sollecitano la loro partecipazione alla definizione del l’argomento in trattazione (verifica della capacità di comprendere).
All’inizio od al termine di ogni specifico argomento, sono programmate sessioni tutoriali dove vengono affrontate situazioni reali e dove vengono testate le capacità degli studenti di discutere ed interpretare problemi concreti (capacità di applicare le conoscenze in un contesto diverso dalla parte teorica).
La prova finale consiste in una prova orale dove è prevista una discussione su un argomento di bioenergetica e su uno di biogenesi. Durante tale discussione viene testata la capacità dello studente di gestire gli argomenti ed il suo grado di comprensione dei concetti utilizzati. La votazione finale sarà la media fra le due parti del colloquio.

Altre informazioni

Il materiale didattico è fornito agli studenti all’inizio del corso.
Il docente si intrattiene con gli studenti per chiarimenti e discussioni al termine della lezione ed è disponibile a fornire ulteriori chiarimenti, previo appuntamento.