PERCORSO FORMATIVO DI CHIMICA BIO-ORGANICA

CLASSE TERZA

L’insegnamento della chimica biorganica intende favorire un’adeguata conoscenza della Chimica organica e della biochimica al fine di poter affrontare lo studio della chimica ambientale e della chimica tossicologica con adeguate basi.

Gli obiettivi generali della materia sono pertanto i seguenti:

L’acquisizione di una conoscenza razionale della chimica dei composti del carbonio

La comprensione del ruolo dei composti organici quando vengano immessi nei vari comparti ambientali

La comprensione della struttura e delle funzioni delle principali macromolecole di interesse biologico, con riferimento ai più importanti componenti cellulari

La comprensione della dinamica dei processi biologici, con riferimento alle principali trasformazioni metaboliche

L’uso di un linguaggio necessario per affrontare lo studio della chimica ambientale

Tale insegnamento ha il compito di uniformare e approfondire in una prima fase alcuni argomenti di chimica generale già trattati nel biennio ( struttura atomica e legame chimico inter e intra molecolare) come necessari prerequisiti al programma di chimica organica. La struttura dei composti organici verrà descritta ricorrendo preferibilmente al modello VSEPR. Nella trattazione delle classi di sostanze organiche bisogna dare risalto al problema della loro eventuale immissione nell’ambiente, soffermandosi pertanto sulle caratteristiche chimico-fisiche e sugli esiti delle trasformazioni delle sostanze organiche, sia di origine naturale che sintetica, dando il giusto spazio alle degradazioni biochimiche e fotochimiche.

Alla biochimica dovrà essere riservato lo spazio maggiore. La trattazione dei cicli metabolici dovrà essere il più possibile completa e schematica.

Per l’ampiezza e la complessità del programma si ritiene difficile poter esaurire tutti gli argomenti previsti nel corso delle cinque ore settimanali; sarà dunque possibile rimandare la trattazione dei cicli metabolici al quarto anno nell’ambito dello studio della chimica tossicologica.

Le esperienze di laboratorio sono da considerare estremamente importanti per attirare l’interesse degli allievi e completare il loro apprendimento: dovranno essere sicure, semplici, economiche e pertinenti.

Molto importante agli effetti della chimica ambientale è lo studio del comportamento sperimentale di miscibilità delle varie classi di composti e della loro solubilità in mezzi polari ed apolari.

Le attività di laboratorio devono essere sempre precedute dalla trattazione di elementi di sicurezza e prevenzione.

Risorse:

Libro di testo : Elementi di chimica generale, organica , biologica. Holum ED. Zanichelli

Per le metodiche di laboratorio vari testi di riferimento.

Ore a disposizione:

5ore settimanali di cui 3 di laboratorio. Considerando trentatre settimane si avranno complessivamente a disposizione 165 ore.

Contenuti ed obiettivi

Modulo I : I Prerequisiti

La struttura atomica con particolare riferimento agli atomi più abbondanti nella chimica organica

Il legame chimico, la geometria molecolare (teoria VSEPR), la polarità delle molecole

I legami intermolecolari, la solubilità e la miscibilità delle molecole

Obiettivi:

Saper scrivere le configurazioni elettroniche,le strutture di Lewis, conoscere, in base alla configurazione, le proprietà

Saper prevedere , in base alla formula di struttura, la geometria e la polarità al fine di prevedere il comportamento della molecola se immessa nei vari comparti ambientali

Modulo II : I Composti Organici

Classificazione dei gruppi funzionali e nomenclatura IUPAC

Idrocarburi alifatici ed aromatici: caratteristiche chimico-fisiche e reattività

Alogenuri alchilici: principali reazioni. Composti polialogenati e loro impatto ambientale

Composti ossigenati: alcoli, fenoli, aldeidi, chetoni, acidi carbossilici, esteri : caratteristiche chimico-fisiche e reattività

Composti azotati: ammine, ammidi : caratteristiche chimico-fisiche e reattività

Obiettivi:

Conoscere la struttura dei principali gruppi funzionali e la loro nomenclatura

Conoscere le caratteristiche chimico-fisiche dei principali gruppi funzionali anche al fine di prevedere il loro comportamento di miscibilità e di solubilità

Conoscere le principali reazioni dei vari gruppi funzionali, compreso il loro comportamento acido, basico, ossidoriduttivo. Pochi e fondamentali i meccanismi di reazione

Modulo III : Composti Organici Biologici

I Glucidi: aldosi e chetosi,mono e polisaccaridi, attività ottica e mutarotazione

I Lipidi: origine e struttura, fosfolipidi nella membrana cellulare. Saponi: struttura e proprietà. Detergenti

Amminoacidi: struttura e proprietà. Proteine: struttura e classificazione

Enzimi: classificazione, meccanismi di azione, fattori che ne influenzano l’attività

Struttura e funzione degli acidi nucleici

Obiettivi:

Conoscere la struttura e la funzione delle principali molecole biorganiche al fine di comprendere la loro funzione nei vari metabolismi

Conoscere la struttura dei detergenti al fine di comprendere il loro impatto ambientale

Conoscere la struttura e funzione degli enzimi al fine della comprensione delle varie vie metaboliche

Modulo IV : I Metabolismi

Catabolismo e anabolismo: schema generale dei principali metabolismi degli eterotrofi aerobi

Bioenergetica: NAD; FAD ATP; meccanismo delle reazioni accoppiate

Glicolisi e respirazione aerobia come principale via catabolica

Cenni al catabolismo delle proteine e dei lipidi

Obiettivi:

Conoscere schematicamente i principali metabolismi e i loro bilanci energetici.

Tale parte di programma sarà probabilmente svolta nel quarto anno nell’ambito del modulo “Chimica Tossicologica”