Obiettivo

Le attività più complesse degli organismi viventi hanno il loro fondàmeriío nei processi chimici. I continui mutamenti che sono una delle caratteristiche più straordinarie della vita, dipendono dalla incessante attività chimica che si svolge all’interno degli organismi. Uno dei campi di studio, più affascinanti per il futuro, sarà la ricerca più dettagliata di come, reazioni chimiche possano condizionare i comportamenti che osserviamo negli organismi viventi.

La Biologia molecolare, la Patologia molecolare, la Farmacologia molecolare assieme alla Biochimica e alla Fisiologia hanno permesso e permetteranno ancor più in futuro alla Scienze mediche di fare entusiasmanti progressi non solo nella cura ma anche nella prevenzione delle malattie. Ma per potere seguire, comprendere, apprezzare ed utilizzare i contributi di queste discipline biomediche, occorre conoscerne le basi, che sono basi molecolari, cioé chimiche. Deriva da ciò per uno studente di medicina la ineludibile necessità di conoscere i principi fondamentali della Chimica, applicati alle discipline mediche, una "Chimica medica", quindi. Essi prevedono la elaborazione e derivazione delle proprietà dei gas, dei liquidi, delle soluzioni, delle strutture molecolari. organiche e del loro determinismo nell’organizzazione di sistemi macromolecolari, delle leggi dell’omeostasi biologica, delle ossidazioni biologiche, dei fenomeni di membrana, non fine a se stessi ma in funzione delle loro applicazioni mediche.

Tutto ciò quindi perché sia di stimolo agli studi futuri nella componente didattica e di ricerca, con l’obiettivo di evitare un inutile immagazzinamento di nozioni episodiche destinate per lo più a dissolversi in un tempo troppo breve per compensare quello impiegato ad acquisirle.

CHIMICA GENERALE

Cenni sulla struttura dell’atomo: particelle atomiche e modello atomico ad orbitali. Radioattività: natura delle radiazioni e loro effetti biologici. Gli isotopi stabili ed instabili, loro importanza in biologia e medicina. Configurazioni elettroniche e sistema periodico. Proprietà atomiche.

Il legame chimico: legame ionico, covalente, coordinativo, legame idrogeno, forze di Van der Waals. Risonanza. Orbitali molecolari: cenni. Geometria delle molecole più semplici. Ibridazione degli orbitali. Complessi di coordinazione e macromolecole biologiche (emoglobina, citocromi, vitamina B12, etc.)

Concetti di valenza: atomo, molecola; peso atomico, peso molecolare, grammoatomo, grammomolecola, grammoequivalente.

Sistematica chimica: ossidi acidi e basici, idrossidi, acidi; sali neutri, acidi e basici; perossidi, idruri.

Caratteristiche e proprietà generali dello stato solido, liquido e gassoso: leggi dei gas ideali, leggi di Dalton e di Henry e loro importanza nella respirazione. Passaggi di stato. Diagramma di stato dell’acqua.

Le soluzioni: acqua come solvente, sua importanza in biologia. Modo di esprimere le concentrazioni: molarità, normalità, molalità, frazione molare. Concentrazione di alcuni elettroliti nei liquidi biologici. Proprietà colligative: crioscopia, pressione osmotica e suo significato biologico. Soluzioni ipertoniche, isotoniche, ipotoniche e loro utilizzazione in medicina. Concetto di osmole. Elettroliti. Proprietà colligative delle soluzioni elettrolitiche: grado di dissociazione, forza ionica.

Reazioni Chimiche: cinetica e fattori che influenzano la velocità di reazione. Ordine di reazione. Energia di reazione e catalisi. Importanza della catalisi in biologia: cenni sulla catalisi enzimatica.

Equilibri chimici: legge dell’azione di massa, fattori che influenzano un equilibrio. Principio dell’equilibrio mobile. Equilibri chimici in soluzione: ionici e non. Retrocessioni ioniche, prodotto di solubilità.

Nozioni di termodinamica: concetti di entalpia, entropia ed energia libera. Legge di Hess. AF0 in funzione della costante di equilibrio e -E_. Nozioni di bioenergetica: reazioni accoppiate, composti ad elevato potenziale energetico (ATP, GTP, etc.)

Acidi e basi: acqua come elettrolita, pH. Forza di un acido e di una base. Equilibrio acido-base: neutralizzazione, idrolisi, pK di un acido, sistemi tampone e tamponi fisiologici. Curve di titolazione di acidi e basi, indicatori di pH, anfoliti. Importanza dell’equilibrio acido-base nell’organismo.

Reazioni di ossidoriduzione: numero di ossidazione, potenziale redox e sua misura, sua variazione in funzione del pH. Misura potenziometrica del pH. Reazioni redox della materia vivente.

Soluzioni colloidali: caratteristiche, classificazione, metodi di studio.

CHIMICA INORGANICA

NOZIONI FONDAMENTALI SUI COMPOSTI DEGLI ELEMENTI DI MAGGIOR INTERESSE BIOLOGICO: Na, K, Li, Ca, Mg, Cu, Mn, Fe, Co, H, O, C, N, S, P, Cl, Br.

CHIMICA ORGANICA

- Classificazione dei composti in base ai gruppi funzionali. Classificazione delle reazioni organiche. Importanza biologica delle stesse.

- Definizione di isomeria. Isomeria strutturale cis- e trans-, tautomeria, isomeria ottica (serie stereochimiche); rilevanza della isomeria ai fini delle proprietà dei composti di interesse biologico e medico.

- Effetti induttivo, mesomero, sterico. Reagenti elettrofili e nucleofili.

- Le reazioni organiche. Reazioni di ossidoriduzione. Reazioni di sostituzione (SNI e SN2). Reazioni di addizione nucleofila semplice al legame carbonilico. Reazioni di addizione elettrofila seguita da reazione di eliminazione.

- Reazioni di addizione elettrofila agli alcheni e alchini. Reazioni di sostituzione elettrofila degli idrocarburi aromatici, effetti orientanti. Reazioni di polimerizzazione.

- Alcani, alcheni, dieni, alchini, idrocarburi cicloalifatici; nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche.

- Areni: nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche.

- Alogenuri alchilici e arilici: nomenclatura, proprietà chimiche.

- Alcoli alifatici ed aromatici, mono e polivalenti: nomenclatura, classificazione, proprietà chimiche. Tioalcoli.

- Fenoli, eteri e tioeteri: nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche.

- Ammine alifatiche e aromatiche: nomenclatura, classificazione, proprietà chimiche; sali di ammonio quaternario, ammino-alcoli, diammine.

- Aldeidi e chetoni alifatici ed aromatici: proprietà; condensazione aldolica.

- Acidi alifatici ed aromatici: nomenclatura, classificazione, proprietà chimiche, effetto induttivo sull’acidità; acidi mono e policarbossilici, saturi, insaturi; sintesi maloniche, ossiacidi (lattidi e lattoni), chetoacidi (tautomeria cheto-enolica), enolfosfati.

- Derivati degli acidi: esteri, esteri fosforici; amidi, anidridi: semplici, miste, cicliche; nitrili, idrazidi: proprietà chimiche; cloruri acilici.

- Lipidi: gliceridi, olii, grassi, saponificazione; Fosfolipidi. Cenni sul ruolo biologico di questa classe di composti.

- Amminoacidi: comportamento elettrolitico. Legame carbo-amidico. Peptidi. Proteine e loro struttura.

- Glucidi: nomenclatura, solubilità, classificazione; configurazione degli osi, mutarotazione, di- e polisaccaridi; Amminozuccheri.

- Composti eterociclici a 5 e 6 termini, ad anelli condensati: aromaticità, acidità (furano, pirrolo, tiofene, tiazolo, imidazolo, ossazolo, piridina, pirimidina, purina, indolo, chinolina, isochinolina, acido nicotinico, acido isonicotinico).

- Basi puriniche e pirimidiniche: loro tautomeria. Acidi nucleici.

- Dosaggi di composti organici di significato biologico nell’analisi chimico-clinica.