CHIMICA FISICA BIOLOGICA

Docenti: 
Crediti: 
6
Sede: 
PARMA
Anno accademico di offerta: 
2018/2019
Settore scientifico disciplinare: 
CHIMICA FISICA (CHIM/02)
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

ITALIANO

Attività formativa padre: 

Obiettivi formativi

OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso si prefigge l’obbiettivo di fornire allo studente gli strumenti fondamentali per conoscere, comprendere ed interpretare, attraverso l’ impiego di "modelli", peculiarità della Chimica Fisica, i processi biologici e biochimici. In particolare lo studente acquisirà la capacità di applicare la conoscenza e la comprensione di tali modelli alle trasformazioni energetiche nei sistemi biologici, all’interazione tra ligandi e macromolecole biologiche ed ai fenomeni di trasporto. Saranno trattati anche i sistemi colloidali, fondamentali nel campo dei prodotti della salute e saranno fornite le basi chimico-fisiche e le metodologie per lo studio, l’ideazione e lo sviluppo di vettori non virali, in particolare di nuovi tensioattivi cationici di potenziale impiego in gene delivery.
RISULTATI DELL’APPRENDIMENTO:
Lo studente al termine del corso dovrà aver assimilato i temi principali della chimica fisica biologica dimostrando di conoscere e comprendere le metodiche chimico fisiche appropriate per lo studio dei sistemi biologici, saprà individuare ed applicare il modello adeguato al sistema in studio e ottenere i parametri termodinamici che caratterizzano il fenomeno osservato.
Lo studente al termine del corso dovrà dimostrare di aver assimilato gli argomenti trattati discutendo:
- i principi della termodinamica
- le relazioni tra le diverse quantità termodinamiche
- le metodiche chimico fisiche appropriate per lo studio di biopolimeri
- gli equilibri in soluzione
- gli processi di membrana
- i fenomeni di trasporto
- i sistemi colloidali
- i vettori non virali
Applicando la conoscenza e la comprensione acquisite dovrà dimostrare di aver sviluppato abilità di problem solving.

Prerequisiti

No

Contenuti dell'insegnamento

- Termodinamica applicata ai sistemi biologici.
- Equilibri di fase nelle sostanze pure.
- Macromolecole in soluzione.
- Equilibri in soluzione.
-Bioenergetica.
- Forze intermolecolari.
- Sistemi colloidali.
- Vettori non virali per terapia genica.

Programma esteso

- Termodinamica applicata ai sistemi biologici: calore, lavoro ed energia - prima legge della termodinamica. Seconda legge della termodinamica: Entropia, energia libera ed equilibrio. Termochimica. I Calorimetri. Interpretazione molecolare delle grandezze termodinamiche. Cenni di termodinamica statistica.

- Equilibri di fase nelle sostanze pure: diagrammi di fase, regola delle fasi di Gibbs.

- Macromolecole in soluzione: quantità molari parziali, il potenziale chimico, soluzioni ideali e non ideali. Applicazione del potenziale chimico agli equilibri di membrana: condizione di equilibrio attraverso una membrana, equilibrio di dialisi, pressione osmotica, potenziale di membrana.

- Equilibri in soluzione: termodinamica delle reazioni chimiche in soluzione. Interazioni tra macromolecole, equilibri di legame, curve di legame, cooperatività.

- Bioenergetica: fenomeni di trasporto attraverso una membrana, reazioni esoergoniche ed endoergoniche, reazioni accoppiate.

- Forze intermolecolari: forze di van der Waals, legame a idrogeno, interazione idrofobica.

- Sistemi colloidali: definizione e classificazione, tensione superficiale, teoria DLVO. I tensioattivi: struttura e classificazione. Micelle e liposomi.

- Vettori non virali per terapia genica: transfezione genica con metodi non virali. Nuovi vettori non virali in terapia genica: tensioattivi cationici.

Bibliografia

- K.E. Van Holde, W. C. Johnson, P.S. Ho Principles of Physical Biochemistry, Pearson,
Prentice Hall
- P. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica Biologica 1, Zanichelli, Bologna
- P. Atkins, J. De Paula, Elememti di Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna
- P. Atkins, J. De Paula, Chimica Fisica, Zanichelli, Bologna.
- David G. Nicholls Bioenergetics Academic press, inc.
- Rassegne scientifiche su argomenti specifici

Metodi didattici

Durante le lezioni orali si presenteranno i concetti fondamentali della chimica fisica con particolare enfasi alle applicazioni biologiche è prevista inoltre una visita ai laboratori di chimica fisica del Dipartimento di Farmacia al fine di far vedere agli studenti le tecniche di cui si è discusso a lezione.

Modalità verifica apprendimento

Durante il corso sono previste 2 prove scritte in itinere, il cui esito positivo comporta il superamento del modulo con votazione che sarà una media delle due prove, in alternativa l’accertamento del raggiungimento degli obbiettivi previsti dal corso prevede un esame orale contestualmente al modulo di biochimica farmaceutica nelle sessioni d’esame.

Per quanto riguarda sia la prova scritta che orale le domande saranno domande aperte riguardanti il contenuto del corso finalizzate alla verifica del grado di conoscenza e della comprensione dei contenuti da parte degli studenti in relazione agli obiettivi formativi previsti.
Se l’esito dell’esame sarà positivo (almeno 18/30) la votazione ottenuta concorrerà alla votazione finale dell’esame di Interazione Farmaco biomolecole, ossia farà media con la votazione ottenuta nel modulo di biochimica farmaceutica