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Elementi di chimica biologica - Asti A

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ELEMENTS OF BIOLOGICAL CHEMISTRY - Asti A

Oggetto:

Anno accademico 2024/2025

Codice attività didattica
SUI0159_ATA
Docenti
Gianfranco Gilardi (Titolare)
Valentina Crocellà (Titolare)
Corso di studio
[091701] SCIENZE DELLE ATTIVITÀ MOTORIE E SPORTIVE
Anno
2° anno
Periodo
Primo semestre
Tipologia
Di base, Affine o integrativo
Crediti/Valenza
8
SSD attività didattica
BIO/10 - biochimica
CHIM/02 - chimica fisica
Erogazione
Tradizionale
Lingua
Italiano
Frequenza
Obbligatoria
Tipologia esame
Scritto
Prerequisiti

Conoscenza degli strumenti matematici e fisici di base necessari per la comprensione di contenuti scientifici più specifici in ambito chimico e biochimico.

Basic knowledge of the mathematical and physical instruments and formalism needed to properly deal with Chemistry and Biochemistry problems.
Propedeutico a

FISIOLOGIA GENERALE

GENERAL PHYSIOLOGY
Oggetto:

Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L’insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi del Corso di Laurea in Scienze delle Attività Motorie e Sportive fornendo allo/a studente/essa le conoscenze e una buona base di comprensione dell’ambito della materia.

In accordo con gli obiettivi formativi specifici del Corso di Laurea, l'insegnamento si propone di fornire le conoscenze di base utili alla successiva specializzazione professionale dello studente e della studentessa con particolare attenzione alle conoscenze che siano di interesse per le Scienze Motorie. In particolare i moduli di Chimica e di Biochimica hanno come obiettivi di fornire le conoscenze di base della chimica generale e organica e della chimica degli organismi viventi con particolare riferimento all'uomo. Tali conoscenze comprendono:

 

Modulo di Chimica

  • la conoscenza di base della struttura e delle proprietà della materia, in termini di struttura atomica e legame chimico;
  • la conoscenza delle basi della chimica generale e organica.

 

Modulo di Biochimica

  • la struttura e l'organizzazione della materia vivente (struttura e funzione delle principali macromolecole biologiche);
  • i meccanismi biochimici alla base del mantenimento dell'omeostasi negli organismi viventi (metabolismo, respirazione).

In entrambi i moduli, gli argomenti saranno trattati  al fine di contribuire a stabilire le basi fondamentali indispensabili e trasversali fruibili nelle differenti applicazioni delle professioni delle Scienze Motorie e Sportive.

The teaching contributes to the realization of the educational objective of the Course in Physical Exercise and Sport Sciences providing the student with knowledge and competences to understand the field of matter.

According to the general aims stated by the Course Council, this teaching aims at providing basic knowledge useful for the subsequent professional specialization of the student, focusing on the basic concepts which are of interest for the Sport Sciences. In particular, the Chemistry and Biochemistry modules supply the essential information on general and organic chemistry and on biochemistry of living organisms, with particular reference to humans. This information includes:

 

Chemistry Module

  • Basic knowledge of the structure and properties of matter, focusing on atomic structure and chemical bonding;
  • Basic knowledge of General and Organic Chemistry.

 

Biochemistry Module

  • structure and organization of living organisms (structure and function of the main biological macromolecules);
  • biochemical mechanisms used by living organisms for maintenance of homeostasis (metabolism, respiration).

In both modules the topics will be presented in order to provide the basic requirements for the different professional applications of sports education.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine dell’insegnamento lo studente e la studentessa dovranno conoscere i concetti fondamentali di chimica generale e organica utili in ambito professionale e le basi molecolari della struttura e delle funzioni degli organismi viventi, con particolare riferimento all'uomo. 

Più in dettaglio, lo studente dovrà:

  • Conoscere i livelli su cui si organizza la materia  e le sue principali proprietà.
  • Conoscere e utilizzare il concetto di mole, massa atomica, massa molecolare.
  • Conoscere a livello semplice la struttura dell'atomo quantistico e la natura dei principali tipi di legame chimico.
  • Conoscere le reazioni chimiche elementari.
  • Conoscere il concetto di pH e di equilibrio chimico.
  • Conoscere i principali composti organici e gruppi funzionali di interesse in ambito biochimico.
  • Conoscere la struttura e la funzione delle macromolecole biologiche (carboidrati, proteine, acidi nucleici, lipidi).
  • Conoscere i principi del funzionamento degli organismi viventi, il ruolo e le funzioni delle principali vie metaboliche.

Lo studente e la studentessa dovranno inoltre:

Acquisire dimestichezza con il linguaggio tecnico in ambito chimico-biochimico, sviluppando una capacità comunicativa dei temi trattati anche verso altri interlocutori.

Applicare i concetti generali della chimica e della biochimica a temi di interesse più generale che vengono incontrati nelle attività motorie.

At the end of the course, the student should know the fundamental concepts of inorganic and organic chemistry useful in the professional field and the molecular basis of structure and functions of living organisms, with particular reference to humans.

More in details, the results will include:

  • Knowing the levels on which matter is organized.
  • Knowing and correctly using the concepts of mole, atomic mass, molecular mass.
  • Knowing the basis of the quantum atomic structure and the principal kinds of chemical bounds.
  • Knowing the concept of chemical reactions and their basic classification.
  • Knowing and correctly using the concepts of pH and chemical equilibrium.
  • Knowing the principal organic compounds and functional groups of interest in the field of Biochemistry.
  • Knowing the structure and functions of the biological macromolecules (carbohydrates, proteins, nucleic acids, lipids).
  • knowing the principles of functioning of living organisms, the role and functions of the main metabolic pathways.

In addition, the results will include:

  • Acquiring a robust and unambiguous technical language in the chemical-biochemical domain. A communicative capacity of the topics treated towards other interlocutors is expected as well.
  • Applying basic concepts of Chemistry and Biochemistry to topics of more general interest that are encountered in the professional field.
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Programma

PROGRAMMA DEL MODULO DI CHIMICA

  1. Introduzione al modulo di chimica.
  2. Gli Stati di aggregazione della materia. Passaggi di stato, composizione della materia, sostanze pure e miscele, elementi e composti, miscele omogenee ed eterogenee.
  3. Struttura dell’atomo (descrizione generale, struttura elettronica, i numeri quantici).
  4. Sistema periodico degli elementi (descrizione e proprietà periodiche.  
  5. Il legame chimico: il legame ionico, il legame covalente e il legame dativo (regola dell'ottetto, strutture di Lewis, risonanza, geometria molecolare, orbitali atomici ibridi sp3, sp2, sp).
  6. I legami intermolecolari: legame a idrogeno e forze di Van der Waals.
  7. Masse atomiche e molecolari. Il numero di Avogadro. Il concetto di mole. 
  8. Definizione di reazione chimica. Equilibrio chimico.  Bilanciamento delle reazioni chimiche. La legge di conservazione di massa. Lo stato di ossidazione. Reazioni di ossido-riduzione.
  9. Cenni di cinetica chimica. Energia di attivazione. Definizione di catalizzatore.
  10. Equilibri in soluzione acquosa (soluzioni, concentrazione, molarità, solubilità, acidi e basi, pH e soluzioni tampone).
  11. Cenni di chimica organica. Idrocarburi saturi, insaturi, aromatici. Alcoli, fenoli, eteri. Il gruppo carbonilico, aldeidi e chetoni. Acidi carbossilici e loro derivati. Ammine e ammidi. Cenni di nomenclatura. Ibridazioni dell'atomo di carbonio: sp3, sp2 ed sp. Definizione e classificazione delle isomerie: isomeria di struttura e stereoisomeria (conformazionale, geometrica e ottica).

 

PROGRAMMA DEL MODULO DI BIOCHIMICA

  1. LA BIOCHIMICA. Che cos'è la biochimica, studio delle molecole biologiche. Principi generali della nutrizione.

Biomolecole

  1. CARBOIDRATI. Monosaccaridi, oligosaccaridi, polisaccaridi
  2. LIPIDI. Triacilgliceroli, acidi grassi; colesterolo e derivati; lipidi di membrana e cenni sulla struttura e la funzione delle membrane biologiche.
  3. ACIDI NUCLEICI, BASI MOLECOLARI DELL'EREDITARIETÀ' ED ESPRESSIONE GENICA. Nucleotidi. Struttura del DNA e del RNA. Cenni sui meccanismi di replicazione, trascrizione e traduzione.
  4. AMMINOACIDI, PEPTIDI E PROTEINE. Funzione delle proteine. Amminoacidi. Legame peptidico e peptidi. Struttura delle proteine. Classificazione e proprietà delle proteine. Collagene.
  5. EMOPROTEINE. Emoglobina, mioglobina, citocromi. Il trasporto dell'ossigeno e della CO2.
  6. SISTEMA CONTRATTILE. Le proteine contrattili actina e miosina, il meccanismo della contrazione muscolare. Fonti energetiche per la contrazione muscolare.

Metabolismo

  1. ENZIMI. Ruolo degli enzimi nel metabolismo. Principali caratteristiche biochimiche degli enzimi. Meccanismi di regolazione dell'attività enzimatica. 
  2. VITAMINE. Ruoli e funzioni biologiche delle vitamine liposolubili e idrosolubili
  3. METABOLISMO DEI CARBOIDRATI. Glicolisi, acidosi lattica, glicemia, diabete, metabolismo del glicogeno.
  4. METABOLISMO DEI LIPIDI, AMMINOACIDI E PROTEINE. Catabolismo dei lipidi e degli amminoacidi. Ureogenesi. Cenni alla digestione delle macromolecole biologiche.
  5. METABOLISMO CENTRALE. Metabolismo energetico, sintesi di ATP. Ciclo degli acidi tricarbossilici. Trasporto elettronico e fosforilazione ossidativa.

CHEMISTRY MODULE PROGRAM

  1. Introduction to the chemistry module.
  2. The states of matter. Changes of state, composition of matter, pure substances and mixtures, elements and compounds, homogeneous and heterogeneous mixtures.
  3. Structure of the atom (general description, electronic structure, quantum numbers).
  4. Periodic system of elements (description and periodic properties).
  5. The chemical bond: the ionic bond, the covalent bond and the dative bond (octet rule, Lewis structures, resonance, molecular geometry, sp3, sp2, sp hybrid atomic orbitals).
  6. Intermolecular bonds: hydrogen bonding and Van der Waals forces.
  7. Atomic and molecular masses. Avogadro's number. The concept of mole.
  8. Definition of chemical reaction. Chemical equilibrium. Balancing chemical reactions. The law of mass conservation. The oxidation state. Oxidation-reduction reactions.
  9. Notes on chemical kinetics. Activation energy. Definition of catalyst.
  10. Equilibria in aqueous solution (solutions, concentration, molarity, solubility, acids and bases, pH and buffer solutions).
  11. Notes on organic chemistry. Saturated, unsaturated, aromatic hydrocarbons. Alcohols, phenols, ethers. The carbonyl group, aldehydes and ketones. Carboxylic acids and their derivatives. Amines and amides. Notes on nomenclature. Hybridizations of the carbon atom: sp3, sp2 and sp. Definition and classification of isomers: structural isomerism and stereoisomerism (conformational, geometric and optical).

BIOCHEMISTRY MODULE PROGRAM

  1. FUNDAMENTALS IN BIOCHEMISTRY. What is biochemistry, the study of biological molecules. General principles of nutrition.

Biomolecules

  1. CARBOHYDRATES. Monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides
  2. LIPIDS. Triacylglycerols, fatty acids; cholesterol and derivatives; membrane lipids and notes on the structure and function of biological membranes.
  3. NUCLEIC ACIDS, MOLECULAR BASIS OF GENE HEREDITY AND GENE EXPRESSION. Nucleotides. Structure of DNA and RNA. Outline of the mechanisms of replication, transcription and translation.
  4. AMINO ACIDS, PEPTIDES AND PROTEINS. Protein function. Amino acids. Peptides and peptide bond. Protein structure. Classification and properties of proteins. Collagen.
  5. HEME PROTEINS. Hemoglobin, myoglobin, cytochromes. The transport of oxygen and CO2.
  6. MUSCLE CONTRACTION. Contractile proteins actin and myosin, the mechanism of muscle contraction. Sources of energy for muscle contraction.

Metabolism

  1. ENZYMES. Role of enzymes in metabolism. Main biochemical characteristics of enzymes. Mechanisms of regulation of enzyme activity.
  2. VITAMINS. Roles and biological functions of fat soluble and water-soluble vitamins.
  3. METABOLISM OF CARBOHYDRATES. Glycolysis, lactic acidosis, glycemia, diabetes, glycogen metabolism.
  4. METABOLISM OF LIPIDS, AMINOACIDS AND PROTEINS. Catabolism of lipids and amino acids. Ureogenesis. Digestion of biological macromolecules.
  5. CENTRAL METABOLISM. Bioenergetics and catabolism. Energy metabolism, synthesis of ATP. Citric acid cycle. Electron transport and oxidative phosphorylation.
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Modalità di insegnamento

Le lezioni dell'insegnamento hanno una durata complessiva di 64 ore, suddivise in 24 ore (3 CFU) per il modulo di chimica e 40 ore (5 CFU) per il modulo di biochimica. La modalità di somministrazione dell’insegnamento prevede lezioni frontali in presenza. Le lezioni relative ai concetti di chimica di base precederanno le lezioni del modulo di biochimica, per consentirne una migliore fruizione.  Il materiale didattico verrà reso disponibile tramite la piattaforma Moodle attraverso la pagina E-Learning. Le istruzioni per l’utilizzo della piattaforma sono disponibili a questo link. 

The lessons of the course have a total duration of 64 hours, divided into 24 hours (3 CFU) for the chemistry module and 40 hours (5 CFU) for the biochemistry module. The teaching delivery method involves face-to-face lectures. The lessons on basic chemistry concepts will precede the lessons of the biochemistry module, to allow for better comprehension. The teaching material will be made available via the Moodle platform through the E-Learning page. Instructions for using the platform are available at this link.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame dell’insegnamento di Elementi di Chimica Biologica è scritto e si svolge in presenza in aula informatica, con domande a risposta multipla su piattaforma Moodle. Il numero di domande di Chimica e Biochimica è rapportato al peso in CFU dei due moduli (3 CFU per il modulo di Chimica e 5 CFU per il modulo di Biochimica). L’esame è unico, perciò SIA CHIMICA CHE BIOCHIMICA devono essere superate nello stesso esame. Si inizierà la prova d’esame svolgendo prima la parte di Chimica e se si riuscirà ad ottenere un punteggio uguale o superiore a 15/30 si potrà sostenere anche la parte di Biochimica. Per considerare l’esame superato, la media pesata dei due moduli (Chimica pesa 3/8 e Biochimica 5/8) dovrà essere pari ad almeno 18/30. Se si dovesse ottenere la sufficienza di chimica e poi non si superasse la parte di biochimica, non sarà possibile tenere valido il voto di chimica per una sessione successiva e si dovranno sostenere nuovamente entrambi i moduli.

Di seguito vengono riportati i dettagli relativi allo svolgimento delle prove dei singoli moduli:

MODULO DI CHIMICA: esame scritto di 17 domande a risposta multipla da effettuare in 25 minuti su piattaforma Moodle. Ogni risposta esatta equivale a 1.9 punti. Il voto finale è dato dalla somma dei punti. Risposte errate e risposte non date non comportano penalità, cioè non comportano la sottrazione di punti. Per poter sostenere la parte di Biochimica gli studenti dovranno ottenere un punteggio della parte di Chimica di almeno 15/30 (pari a 8 domande corrette su 17). Qualora il punteggio finale superi 31 punti il voto finale corrisponderà a 30 e LODE.

MODULO DI BIOCHIMICA: esame scritto di 33 domande a risposta multipla da rispondere in 25 minuti su piattaforma MOODLE. Ogni risposta esatta equivale ad 1 punto fino ad un massimo di 33. Risposte errate e risposte non date non comportano penalità, cioè non comportano la sottrazione di punti.  Quando un punteggio è uguale o superiore a 30,5 il voto complessivo è 30 e LODE.

PROVE IN ITINERE: nel mese di Gennaio si terranno due prove in itinere, una per il modulo di Chimica e una per il modulo di Biochimica, con le stesse modalità dell'esame. In tal caso però, le prove in itinere saranno sostenute separatamente (in due giorni differenti). Se superate, il voto complessivo mediato sarà registrato nella successiva sessione d’esame. Se si supererà solo una delle due prove in itinere, questa sarà tenuta valida in forma di esonero, ma solo per chi sosterrà la parte risultata insufficiente entro la successiva sessione d’esame invernale (cioè, entro la fine di febbraio). In definitiva, se l’esame (sotto forma di prove in itinere) non verrà superato entro la sessione d’esame di febbraio, a partire dalla sessione d’esame estiva ENTRAMBI I MODULI DI CHIMICA E BIOCHIMICA SI DOVRANNO SUPERARE INSIEME. Al di fuori della prova in itinere, il voto parziale di un solo modulo non verrà tenuto valido per le sessioni successive.

 

The exam is written and takes place in presence in the computer room, with multiple choice questions on the Moodle platform. The number of questions in Chemistry and Biochemistry is related to the weight in CFU of the two modules (3 CFU for the Chemistry module and 5 CFU for the Biochemistry module). The exam is unique, therefore BOTH CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY must be passed in the same exam. Students will begin the exam by taking the Chemistry part first and, if they manage to obtain a score equal to or higher than 15/30, they will also be able to take the Biochemistry part. To consider the exam passed, the weighted average of the two modules (Chemistry weighs 3/8 and Biochemistry 5/8) must be at least 18/30. If you pass the chemistry module and then fail to pass the biochemistry part, it will not be possible to keep your chemistry grade valid for a subsequent session and you will have to take both modules again.

Below are the details relating to tests for the individual modules:

CHEMISTRY MODULE: written exam of 17 multiple choice questions to be completed in 25 minutes on the Moodle platform. Each correct answer is worth 1.9 points. The final grade is given by the sum of the points. Incorrect answers and answers not given do not entail penalties, i.e. they do not lead to the subtraction of points. To be able to take the Biochemistry part, students must obtain a score in the Chemistry part of at least 15/30 (equal to 8 correct questions out of 17). If the final score exceeds 31 points, the final grade will correspond to 30 cum laude.

BIOCHEMISTRY MODULE: written exam of 33 multiple choice questions to be answered in 25 minutes on the MOODLE platform. Each correct answer is equivalent to 1.1 point up to a maximum of 33. Incorrect answers and answers not given do not entail penalties, i.e. they do not entail the subtraction of points. When a score is equal to or greater than 30.5, the overall grade is 30 cum laude.

ONGOING TESTS: in the month of January two ongoing tests will be held, one for the Chemistry module and one for the Biochemistry module, with the same methods as the exam. In this case, however, the ongoing tests will be taken separately (on two different days). If passed, the overall average grade will be registered in the next exam session. If only one of the two ongoing tests is passed, this will be held valid only for those who will take and pass insufficient module by the next winter exam session (i.e., by the end of February). Ultimately, if the exam (in the form of ongoing tests) is not passed by the February exam session, starting from the summer exam session, BOTH CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY MODULES MUST BE PASSED TOGETHER. Outside of the ongoing test, the partial mark for a single module will not be kept valid for subsequent sessions.

Oggetto:

Attività di supporto

attività laboratoriale

laboratory activities

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Slides del corso

CHIMICA:

  • M. Corno, "Viva la Chimica!", Loescher, 2021 (volume 2, secondo biennio)
  • M. Stefani e N. Taddei, "Chimica, biochimica e biologia applicata" (III edizione), Zanichelli,  2015. (Capitoli 1-10).
  • T. Bellini, "Chimica medica e propedeutica biochimica", Zanichelli, 2017. (per integrazioni).

BIOCHIMICA:

  • A. Di Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli. Biochimica per le scienze motorie, 2011, Casa Editrice Ambrosiana.
  • D.L. Nelson, M. M. Cox. Introduzione alla biochimica di Lehninger, 4° Edizione, 2011, Zanichelli Editore.
  • F.A. Betteheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O. Farrell. Chimica e Propedeutica Biochimica, Edises

 

Slides of the lectures.

CHEMISTRY:

  • M. Corno, "Viva la Chimica!", Loescher, 2021 (volume 2, secondo biennio)
  • M. Stefani e N. Taddei, "Chimica, biochimica e biologia applicata" (III ed., Zanichelli,  2015. (Chapters 1-10).
  • T. Bellini, "Chimica medica e propedeutica biochimica", Zanichelli, 2017.

BIOCHEMISTRY:

  • A. Di Giulio, A. Fiorilli, C. Stefanelli. Biochimica per le scienze motorie, 2011, Casa Editrice Ambrosiana.
  • D.L. Nelson, M. M. Cox. Introduzione alla biochimica di Lehninger, 4° Edizione, 2011, Zanichelli Editore.
  • F.A. Betteheim, W.H. Brown, M.K. Campbell, S.O.


Registrazione
  • Chiusa
    Apertura registrazione
    01/09/2024 alle ore 00:00
    Chiusura registrazione
    31/07/2025 alle ore 00:00
    N° massimo di studenti
    200 (Raggiunto questo numero di studenti registrati non sarà più possibile registrarsi a questo insegnamento!)
    Oggetto:
    Ultimo aggiornamento: 21/06/2024 16:07
    Location: https://scienzemotorieat.campusnet.unito.it/robots.html
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