67117 - BIOCHIMICA GENERALE E DELLA NUTRIZIONE

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base sulla struttura e le funzioni delle principali molecole biologiche. Ha inoltre conoscenze sulle principali vie metaboliche e la loro regolazione e sui meccanismi con i quali l'informazione viene trasmessa dal DNA alle proteine. Acquisisce inoltre competenza sul ruolo esercitato da macro- e micronutrienti e dai componenti nutraceutici nel mantenimento dello stato di salute e conosce il razionale uso degli integratori alimentari.

Contenuti

BIOCHIMICA GENERALE Prof. N. Calonghi (6CFU)

INTRODUZIONE Macromolecole biologiche, richiami di termodinamica e concetto di metabolismo. Proprietà solventi dell'H2O. Molecole anfipatiche.Legami idrogeno. Interazioni deboli.

AMMINOACIDI Struttura, proprietà acido base, stereochimica e classificazione. PROTEINE Struttura primaria.legame peptidico. Strutture secondarie: alfa-elica e foglietto beta. Struttura terziaria. Struttura quaternaria. Proteine fibrose.

EMOGLOBINA E MIOGLOBINA Descrizione generale delle due proteine. Struttura del gruppo eme. Caratteristiche del legame Fe2+-O2. Legame mioglobina-O2 ed emoglobina-O2: curve di saturazione e significato funzionale. Effetto del pH, della CO2 e del 2,3-DPG.Cooperatività.

ENZIMI Concetti di base e cinetica.Equilibrio e di velocità di reazione. Energia di attivazione. Meccanismo d'azione degli enzimi. Specificità, effetto del pH e della temperatura. Classificazione degli enzimi. Definizione di velocità ed attività enzimatica. Cinetica di Michaelis e Menten. Significato di Vmax e Km. Inibizione enzimatica. Enzimi allosterici. Regolazione enzimatica.

CARBOIDRATI Monosaccaridi. Disaccaridi e legame glicosidico. Struttura di maltosio, cellobiosio, lattosio e saccarosio. Classificazione dei polisaccaridi. Struttura e funzione di amido, glicogeno e cellulosa.

NUCLEOTIDI Zuccheri, basi azotate e gruppo fosfato. Legame N-glicosidico e formazione di nucleosidi. Legame estere e formazione di nucleotidi. Nomenclatura. Nucleosidi mono, di- e trifosfati. Idrolisi dell'ATP. Funzioni dei nucleotidi. Nucleotidi ciclici: AMPc e GMPc.

LIPIDI Struttura degli acidi grassi. Triacilgliceroli: struttura e funzione. Glicerofosfolipidi e sfingofosfolipidi. Struttura dei glicolipidi, cenni ai gangliosidi e al loro ruolo come determinanti dei gruppi sanguigni. Struttura e funzioni del colesterolo. Lipoproteine plasmatiche, ruolo di chilomicroni, LDL e HDL.

MEMBRANE BIOLOGICHE Funzioni, struttura, modello a mosaico fluido, asimmetria, proteine di membrana, fluidità e ruolo del colesterolo. Composizione relativa. Permeabilità selettiva. Diffusione semplice e diffusione facilitata. Meccanismo d'azione delle proteine di trasporto ed esempio della glucosio permeasi.

TRASDUZIONE DEL SEGNALE Molecole segnale, recettori, specificità ed amplificazione. Meccanismo d'azione degli ormoni peptidici e steroidei. Proteine G. Recettori tirosina chinasici. Cofattori enzimatici. Funzioni di ioni essenziali e coenzimi. Vitamine idrosolubili. Struttura dei coenzimi redox. Struttura della biotina. Piruvato deidrogenasi. Strutture di TPP, lipoato, CoenzimaA.

METABOLISMO Concetti di base e scopi. Reazioni accoppiate. ATP ed energia cellulare. Composti ad alto potenziale di trasferimento del gruppo fosforico. Anabolismo e catabolismo.

GLICOLISI E GLUCONEOGNESI Descrizione delle reazioni e regolazione. Destino anaerobico del piruvato: fermentazione lattica ed alcolica. Destino aerobico del piruvato. Piruvato deidrogenasi: reazione catalizzata e sua regolazione allosterica ed ormonale.

CICLO DI KREBS Descrizione delle reazioni, destino dei coenzimi ridotti, regolazione. Ciclo di Krebs come processo anfibolico. Reazioni anaplerotiche. Resa energetica della completa ossidazione del glucosio.

GLICOGENOLISI E GLICOGENOSINTESI Descrizione delle reazioni. Regolazione allosterica e ormonale. insulina, glucagone e adrenalina.

CATENA DI TRASFERIMENTO ELETTRONICO E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA Flavoproteine, centri Fe-S, citocromi. Descrizione dei 4 complessi. Struttura e funzione del Coenzima Q. Ipotesi chemiosmotica. Cenni alla struttura di F0-F1-ATPasi. Sistemi navetta.

CATABOLISMO DEGLI ACIDI GRASSI Lipolisi. Attivazione citoplasmatica degli acidi grassi,.Carnitina. Beta-ossidazione dell'acido palmitico e resa energetica. Beta-ossidazione degli acidi grassi insaturi. Regolazione.

BIOSINTESI DEGLI ACIDI GRASSI Reazione di formazione del malonil-CoA. Complesso acido grasso sintasi . Sintesi del butirril-CoA. Regolazione allosterica ed ormonale. Allungamento ed insaturazione di acidi grassi, acidi grassi essenziali.

COLESTEROLO Biosintesi fino alla formazione di mevalonato. Regolazione allosterica ed ormonale della HMG-CoA reduttasi, cenni alle statine. Trasporto ematico del colesterolo: lipoproteine plasmatiche, funzione di LDL e HDL.

CATABOLISMO DEGLIAMMINOACIDI Generalità, transamminazione, reazione della glutammato deidrogenasi, ciclo dell'urea.

DNA Dogma centrale. Stabilità della doppia elica. Denaturazione. Idrolisi enzimatica. Possibili cause di danni al DNA

REPLICAZIONE DNA polimerasi III, filamento veloce e frammenti di Okazaki, proof reading e fedeltà di replicazione.DNA polimerasi I

RNA Basi modificate. RNAm, RNAt e RNAr. Struttura ribosomi procariotici.

TRASCRIZIONE Geni costitutivi e non costitutivi, RNA polimerasi e subunità sigma, concetto di promotore forte e debole. Amminoacilazione. Amminoacil-tRNA-sintetasi, proof-reading.

CODICE GENETICO Definizione. Quadro di lettura, punto d'inizio. Degenerazione, codoni sinonimi. RNAt:accoppiamento codone-anticodone.

TRADUZIONE Fase di inizio, allungamento e termine. Modificazioni post-traduzionali. Ripiegamento delle proteine, chaperoni.

Clonazione. Endonucleasi di restrizione, separazione dei frammenti per elettroforesi, costruzione di DNA ricombinante, trasfezione.

Biochimica della Nutrizione - docente Dott.ssa. Cecilia Prata (3 CFU)

STANDARD NUTRIZIONALI, LINEE-GUIDA ALIMENTARI e CENNI di CALORIMETRIA Alimentazione e Nutrizione. I nutrienti. Concetto di essenzialità. Funzioni dei nutrienti. Categorie dei nutrienti, macronutrienti e micronutrienti. Qualità nutrizionale degli alimenti. Alimentazione e salute. Alimenti ed energia. Bomba calorimetrica. Definizione di fabbisogno energetico. Componenti del dispendio energetico:metabolismo basale, termogenesi indotta dagli alimenti e attività fisica. L'uomo di riferimento, Indice di massa corporea (BMI) e suo utilizzo per la diagnosi del difetto e dell'eccesso ponderale nell'adulto. Peso corporeo. Costituzione corporea. Variabili antropometriche e valutazione dello stato di nutrizione. Sovrappeso ed Obesità. I LARN, intervalli di sicurezza ed adeguatezza di assunzione degli alimenti, la piramide-guida alimentare. La nuova piramide Alimentare, linee guida di corretta alimentazione. Dieta mediterranea.

ACQUA: Acqua corporea esogena ed endogena. Bilancio idrico. Fabbisogno idrico nell'adulto e nel bambino Alterazioni dell'equilibrio idrico. Durezza dell'acqua. Acqua come bevanda: acque minerali e di “rubinetto”.

CARBOIDRATI DISPONIBILI E NON DISPONIBILI: definizione biochimica e nutrizionale, fonti nutrizionali, valore energetico. Richiami al metabolismo del glucosio. Intolleranza al lattosio. Ruolo dei carboidrati disponibili nella dieta, fabbisogno minimo e raccomandato. Indice glicemico di un alimento e suo significato biochimico.

La fibra alimentare: Fibre solubili ed insolubili. Solubilità, viscosità e fermentescibilità delle fibre alimentari. Effetti benefici e negativi delle fibre. Livelli di assunzione raccomandati. Fonti alimentari. Fibre alimentari e salute.

PROTEINE: generalità, significato nutrizionale e valore energetico. Gli aminoacidi: classificazione funzionale, nutrizionale e metabolica. Amminoacidi essenziali, semi-essenziali, non indispensabili, condizionatamente essenziali. Concetto di aminoacido limitante. Bilancio dell'azoto. Turnover proteico. Reazioni di transaminazione. Funzioni degli amminoacidi. Fabbisogno proteico e fabbisogno di amminoacidi essenziali. Assunzione proteica giornaliera raccomandata in funzione dell'età. Malnutrizione proteico-energetica. Celiachia

LIPIDI: generalità, classificazione e composizione chimica. Fonti nutrizionali e valore energetico. Acidi grassi di interesse nutrizionale: saturi, monoinsaturi e poliinsaturi, acidi grassi trans. Fabbisogno lipidico. Essenzialità degli acidi grassi polinsaturi (PUFA). Acido linoleico e alfa-linolenico. Famiglia omega-6 e omega-3. Colesterolo alimentare e colesterolo endogeno. Funzioni del colesterolo. Lipoproteine plasmatiche.

BEVANDE ALCOLICHE E ALIMENTI NERVINI: gradazione alcolica, contenuto di etanolo in grammi nelle bevande alcoliche. Assorbimento, distribuzione e metabolismo dell'etanolo. Alcool deidrogenasi gastrica ed epatica. Altri enzimi che metabolizzano l'etanolo (MEOS e catalasi). Polimorfismi genetici. Effetto dell'etanolo sullo stato nutrizionale, sul SNC, sull'apparato cardiovascolare, sulla temperatura corporea. Tossicità da abuso. Quantità di alcool ammessa nella dieta.

BEVANDE NERVINE Caffè, Te e Cioccolata (cacao). Proprietà ed effetti sui vari sistemi e apparati delle xantine, in particolare della caffeina.

VITAMINE: Generalità e significato nutrizionale e biochimico. Differenze tra idrosolubili e liposolubili. Possibili cause di carenze. Stabilità. Sovradosaggio. Vitamine idrosolubili: aspetti generali, vitamine del gruppo B (B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9 e B12) C: azione biochimica, forme coenzimatiche e carenza, fabbisogni raccomandati, fonti alimentari .strutture, fonti alimentari, carenza.

Vitamine liposolubili: Vitamine A, E, K, D: loro azione biochimica, fabbisogni raccomandati, fonti alimentari, carenza e tossicità.

MINERALI Generalità. Biodisponibilità. Cause di perdita di minerali. Funzioni, fonti alimentari e biodisponibilità, fabbisogni raccomandati, carenze e tossicità di Sodio, Potassio, Calcio, Fosforo, Magnesio, Fluoro, Iodio, Manganese, Rame, Zinco, Selenio, Cromo e Ferro.

ROS e ANTIOSSIDANTI Specie Reattive dell'Ossigeno. Definizione di Stress Ossidativo. Ruolo delle ROS nella biosegnalazione e nel danno ossidativo cellulare. Definizioni di "Antiossidante". Difese antiossidanti cellulari. Vitamine e Sali minerali coinvoltinelle difese antiossidanti cellulari.

ALIMENTI FUNZIONALI e COMPONENTI NUTRACEUTICI Definizioni. Possibili meccanismi d'azione dei fitocomponenti. Considerazioni sulla loro efficacia. Fenoli e polifenoli, in particolare flavonoidi. Alimenti funzionali "tradizionali".

PRODOTTI DIETETICI ed INTEGRATORI ALIMENTARI Definizioni e normativa (Notifica ed Autorizzazione). Prodotti dietetici ed integratori per lo sport: prodotti energetici, integratori idro-salini e vitaminici, supplementazione proteica/amminoacidica.

Testi/Bibliografia

M.K. Campbell, S.O.Farrell "Biochimica", EdiSES

David L. Nelson, Michael M. Cox "Introduzione alla Biochimica di Lehninger", Zanichelli

J.L.Tymoczko, J.M. Berg, L.Stryer "Principi di Biochimica", Zanichelli

A. Mariani Costantini, C. Cannella, G. Tomassi " Alimentazione e nutrizione umana", Il Pensiero Scientifico Editore

Arienti G. "Le basi molecolari della nutrizione". Piccin

I. Cozzani eE. Dainese. "Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione". Piccin

P.Biagi, A.Di Giulio, A. Fiorilli, A. Lorenzini "Principi di Nutrizione" e " Alimentazione per lo sport e la Salute" Casa Editrice Ambrosiana

Metodi didattici

Lezioni frontali con l'ausilio di presentazioni Power Point

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un solo esame finale che consiste in un colloquio orale su entrambi i moduli didattici.

La prima parte del colloquio sarà volta ad accertare le conoscenze acquisite dallo studente sul modulo di Biochimica generale, verranno pertanto affrontate la struttura e le funzioni delle principali biomolecole, il metabolismo e la sua regolazione, le modalità di trasmissione dell'informazione genica.

Solo in seguito ad una valutazione positiva, il colloquio proseguirà con l'accertamento della conoscenza delle tematiche del modulo di Biochimica della nutrizione, con particolare riguardo al ruolo dei macro e micronutrienti e dei prodotti dietetici.

Nella valutazione finale, la Commissione accerterà che lo studente abbia raggiunto gli obiettivi stabiliti dal Corso e porrà particolare attenzione alla capacità del candidato di inquadrare con precisione l'argomento, di averne raggiunto una visione organica complessiva ed il possesso della proprietà di linguaggio specifico

Strumenti a supporto della didattica

PC e videoproiettore per presentazioni Powerpoint.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Natalia Calonghi

Consulta il sito web di Cecilia Prata