67117 - BIOCHIMICA GENERALE E DELLA NUTRIZIONE

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2021/2022

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 E DELLA NUTRIZIONE - BIOCHIMICA STRUTTURALE (Prof. Giovanna Farruggia)

Proprietà delle biomolecole: Strutture generali delle biomolecole, riferimenti a nozioni termodinamiche, proprietà dell'acqua, legami deboli nelle biomolecole.

Aminoacidi e proteine: Struttura e proprietà degli aminoacidi. Legami peptidici e struttura primaria. Struttura secondaria. Proteine fibrose. Struttura terziaria: ripiegamento e misfolding delle proteine. Struttura quaternaria.

Proteine leganti l'ossigeno: Strutture e funzioni della mioglobina e dell'emoglobina, il gruppo eme. Legame dell'ossigeno e cooperatività. Stati R e T. Regolazione allosterica tramite pH (effetto Bohr), CO2, 2,3-DPG. Varianti dell'emoglobina.

Nucleosidi e nucleotidi: Basi azotate: purine e pirimidine. Struttura dell'ATP. Ruoli dei nucleotidi. Nucleotidi ciclici.

Proprietà e azioni degli enzimi: Energia di attivazione. Velocità di reazione ed equilibrio. Sito attivo e complesso ES. Meccanismi catalitici. Specificità, effetti pH e T. Classificazione degli enzimi. Cinetica di Michaelis-Menten. Inibizione enzimatica. Regolazione dell'attività enzimatica: enzimi allosterici, stati R e T, effettori positivi e negativi; modifica covalente.

Le membrane: Il modello a mosaico fluido. Proteine di membrana. Raft lipidici e fluidità di membrana. Lipoproteine plasmatiche.

Trasduzione del segnale: molecole segnale, recettori, specificità, amplificazione e risposta cellulare. Recettori accoppiati a proteine G. Recettori tirosin-chinasi. Meccanismo d'azione degli ormoni lipofili e idrofili.

Strutture chimiche degli acidi nucleici: Il legame fosfodiestere; direzionalità e polarità delle catene polinucleotidiche, idrolisi enzimatica e non enzimatica di DNA e RNA. Struttura secondaria del DNA: la doppia elica. La struttura Watson-Crick: appaiamento di basi complementari. Denaturazione del DNA. Struttura secondaria dell'RNA: basi modificate, forcine e anse. Strutture e funzione dei diversi tipi di RNA.

Replicazione del DNA nei procarioti: il dogma centrale. Fasi della replicazione del DNA. Caratteristiche della DNA polimerasi III e I in E. Coli. Fedeltà di replica e correzione di bozze. Danni al DNA e mutazioni.

Trascrizione dell'RNA nei procarioti: caratteristiche della RNA polimerasi in E. Coli. Fasi della trascrizione del DNA. Fedeltà di trascrizione. Promotori. Geni costitutivi e non costitutivi. Struttura ribosomiale. Aminoacil-tRNA sintetasi e attivazione degli aminoacidi.

Il codice genetico: definizione, frame di lettura, codoni, degenerazione, mutazioni. Interazioni codone-anticodone. La coppia "oscillante".

Sintesi proteica: La sequenza Shine-Dalgarno. Iniziazione. Allungamento della catena. Formazione di un legame peptidico. Terminazione della catena.

Il DNA ricombinante e l’editing genomico

BIOCHIMICA GENERALE -  BIOCHIMICA METABOLICA (Prof. Concettina Cappadone)

Cenni sul metabolismo: vie cataboliche e vie anaboliche. ATP e composti "ad alta energia". Reazioni accoppiate. Reazioni redox. Coenzimi: NAD + / NADH, NADP + / NADPH, FAD / FADH2, FMN / FMNH2.

Catabolismo del glucosio: Le reazioni della glicolisi. Il destino anaerobico del piruvato: le fermentazioni. Regolazione della glicolisi. Il destino aerobico del piruvato. Struttura dei mitocondri. Piruvato deidrogenasi.

Ciclo dell'acido citrico: reazioni e regolazione. Ciclo dell'acido citrico come fonte di intermedi biosintetici. Reazioni anaplerotiche.

Catena di trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa: flavoproteine, proteine ferro-zolfo, coenzima Q, citocromi. Descrizione dei quattro complessi respiratori. Forza proton-motrice. ATP sintasi. Disaccoppiamento e inibizione della catena di trasporto degli elettroni. Sistemi di trasporto del substrato.

Metabolismo del glicogeno e gluconeogenesi: degradazione, sintesi e controllo del glicogeno epatico. Gluconeogenesi: reazioni e regolazione. Regolazione ormonale della glicemia. Metabolismo del glicogeno nei muscoli.

Degradazione dei lipidi: mobilizzazione dei triacilgliceroli. Trasporto degli acidi grassi nel sangue. Attivazione degli acidi grassi. Beta-ossidazione degli acidi grassi saturi e insaturi. Formazione e utilizzo dei corpi chetonici.

Biosintesi degli acidi grassi: Formazione del malonil-CoA. Sintesi dell'acido palmitico: reazioni e regolazione. Reazioni di allungamento ed insaturazione.

Biosintesi del colesterolo.

Catabolismo degli amminoacidi. Reazioni delle aminotransferasi. Glutammato deidrogenasi. Il ciclo dell'urea. Metaboliti derivati dalla degradazione degli aminoacidi.

BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE (Prof.ssa Cecilia Prata)

STANDARD NUTRIZIONALI, LINEE-GUIDA ALIMENTARI e CENNI di CALORIMETRIA: Alimentazione e Nutrizione. Concetto di essenzialità. Nutrienti (macro e micronutrienti) e loro funzioni. Qualità nutrizionale degli alimenti. Bomba calorimetrica. Definizione di fabbisogno energetico, metabolismo basale, termogenesi indotta dagli alimenti e attività fisica. Indice di massa corporea (BMI), peso corporeo, costituzione corporea, valutazione dello stato di nutrizione. Alimentazione e salute, sovrappeso e obesità. I LARN, la piramide-guida alimentare, linee guida di corretta alimentazione. Dieta mediterranea.

CARBOIDRATI DISPONIBILI E NON DISPONIBILI: fonti nutrizionali, valore energetico. Ruolo dei carboidrati disponibili nella dieta, fabbisogno minimo e raccomandato. Indice glicemico di un alimento. Intolleranza al lattosio. Fibre alimentari solubili ed insolubili. Solubilità, viscosità e fermentescibilità delle fibre alimentari. Effetti benefici e negativi delle fibre. Livelli di assunzione raccomandati.

PROTEINE: significato nutrizionale e valore energetico. Bilancio dell'azoto. Turnover proteico. Amminoacidi: caratteristiche nutrizionali e funzionali. Reazioni di transamminazione. Fabbisogno proteico e di amminoacidi essenziali. Assunzione proteica giornaliera raccomandata in funzione dell'età. Malnutrizione proteico-energetica. Celiachia.

LIPIDI: fonti nutrizionali e valore energetico. Acidi grassi di interesse nutrizionale: saturi, monoinsaturi e poliinsaturi, acidi grassi trans. Famiglia omega-6 e omega-3. Fabbisogno lipidico. Colesterolo alimentare e colesterolo endogeno. Funzioni del colesterolo. Lipoproteine plasmatiche.

ACQUA: Acqua corporea esogena ed endogena. Bilancio, fabbisogno idrico ed eventuali alterazioni. Durezza dell'acqua. Acqua come bevanda: acque minerali e di “rubinetto”.

BEVANDE ALCOLICHE E ALIMENTI NERVINI: gradazione alcolica. Assorbimento, distribuzione e metabolismo dell'etanolo. Alcool deidrogenasi gastrica ed epatica, MEOS e catalasi. Polimorfismi genetici. Effetto dell'etanolo sullo stato nutrizionale, sul SNC, sull'apparato cardiovascolare, sulla temperatura corporea. Tossicità da abuso. Etanolo e dieta.

BEVANDE NERVINE: Caffè, Te e Cioccolata (cacao). Proprietà ed effetti delle xantine e della caffeina.

VITAMINE: significato nutrizionale e classificazione. Carenze. Stabilità. Sovradosaggio. Vitamine idrosolubili: struttura e funzione del gruppo B e della C. Fabbisogni raccomandati, fonti alimentari, carenza. Vitamine liposolubili: struttura e funzione, fabbisogni raccomandati, fonti alimentari, carenza e tossicità.

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 e di Antiossidante. Ruolo delle ROS nella biosegnalazione e nel danno ossidativo cellulare. Difese antiossidanti cellulari. Vitamine e Sali minerali coinvolti nelle difese antiossidanti cellulari.

ALIMENTI FUNZIONALI e COMPONENTI NUTRACEUTICI: fenoli e polifenoli, in particolare flavonoidi. Fitocomponenti e loro possibili meccanismi d'azione. Considerazioni sulla loro efficacia. Alimenti funzionali "tradizionali".

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

 

Testi/Bibliografia

- R. Bassi, A. Boffi, I. de Curtis, M. Degano et al. "Biochimica", edi-ermes, 2019

Questo nuovo libro, scritto da autori italiani, espone in modo estremamente chiaro, semplice ed esauriente concetti fondamentali dell'organizzazione strutturale e funzionale delle macromolecole biologiche, includendo la trattazione di tutte le vie fondamentali del metabolismo degli organismi animali e vegetali e gli stati patologici che direttamente conseguono a squilibri biochimici.

- D.L. Nelson, M.M. Cox "Introduzione alla Biochimica di Lehninger", VI edizione, Zanichelli, 2018.

Questo testo è classicamente consigliato agli studenti che affrontano per la prima volta lo studio della Biochimica in virtù della sua chiarezza e capacità didattica. La versione indicata è la più aggiornata ed è stata appositamente studiata dall'editore per i corsi facenti parte delle Lauree triennali, meno corposa di quella proposta nelle Lauree specialistiche a ciclo unico o Magistrali.

- M.K. Campbell, S.O. Farrell, O.M. McDougal "Biochimica", EdiSES, V edizione

Il testo fornisce una visione chiara e completa dei concetti base della biochimica. Ogni capitolo è corredato da una ricca e rinnovata iconografia, che aiuta lo studente nella comprensione, da box "Hot Topic" che approfondiscono le più recenti scoperte e gli argomenti di maggior interesse nel campo della medicina e della biologia, da esercizi di ricapitolazione che permettono di valutare le conoscenze acquisite.

Purtroppo non è possibile consigliare lo stesso testo per lo studio dei due moduli, in quanto i testi riguardanti la nutrizione danno per scontata la conoscenza della Biochimica. Inoltre non esiste il testo "perfetto" per lo studio di questa materia.

- G. Arienti "Le basi molecolari della nutrizione", IV edizione, Piccin, 2016

Questo testo è fondamentale per chiunque desideri avere basi solide, approfondite e corrette di nutrizione, sebbene contenga anche molti argomenti che non verranno trattati nel corso

- U. Leuzzi, E. Bellocco, D. Barreca "Biochimica della nutrizione", Zanichelli, 2013

E' un testo adatto agli studenti delle Lauree triennali ma destinato a chi ha già acquisito le nozioni di base di chimica e biochimica: inquadra in poche (circa 300) pagine la maggior parte dei temi trattati nel corso, sebbene ci siano alcuni aspetti non trattati come ad esempio l’acqua e gli alimenti funzionali

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di 3 moduli didattici, di cui due di Biochimica Generale (6CFU) e uno da 3 CFU (Biochimica della nutrizione).  di Biochimica generale impartisce nozioni indispensabili per affrontare lo studio degli argomenti riguardanti la nutrizione. Le lezioni sono frontali, le docenti si avvarranno dell'ausilio di presentazioni Power Point e di semplici video didattici. L'insegnamento non prevede laboratori.

NOTA IMPORTANTE

In seguito all'emergenza sanitaria le modalità di erogazione della didattica saranno quelle adottate dall'Alma Mater Studiorum, nel rispetto delle linee guida volte a garantire la massima sicurezza per studenti e docenti. Durante il primo semestre dell'A.A. 2020/21 la didattica verrà erogata in modalità "blended" o "mista", in parte in presenza e in parte da remoto. Si invitano pertanto gli studenti a mantenersi costantemente informati, tramite i canali istituzionali, su orari e modalità delle lezioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame finale che consiste in un colloquio orale su entrambi i moduli di Biochimica generale e successivamente di Biochimica della Nutrizione . Ad ogni appello pubblicato su AlmaEsami lo studente troverà la possibilità di iscriversi alla parte Biochimica generale (senza verbalizzazione) o ad entrambi le parti (Biochimica generale + biochimica della nutrizione (con verbalizzazione), precisando che in questo caso il colloquio comincerà obbligatoriamente l'esame sul programma di Biochimica generale se non affrontato precedentemente. Nel caso lo studente abbia già superato Biochimica generale, il colloquio verterà soltanto sul modulo di Biochimica della nutrizione.

Nel caso in cui si rinunci a presentarsi ad un appello al quale ci si è iscritti, si raccomanda agli studenti di cancellarsi dalla lista, operazione possibile fino a che la lista è aperta. A lista chiusa si prega di darne comunicazione al docente mediante posta elettronica.

Riguardo ai due moduli di Biochimica generale verranno poste allo studente tre domande: una di carattere generale, riguardante la struttura e le funzioni delle principali biomolecole (proteine, carboidrati, lipidi, struttura delle membrane, ecc.); la seconda riguarderà la descrizione (con formule) di una via metabolica e la sua regolazione; la terza verterà sulle modalità di trasmissione dell'informazione genica (replicazione, trascrizione, codice genetico, traduzione, ecc.).

Solo in seguito ad una valutazione positiva, lo studente potrà accedere al colloquio relativo al modulo di Biochimica della nutrizione, che consisterà in tre domande riguardanti il programma trattato.

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.

Il punteggio verrà calcolato per i 2/3 sul voto conseguito nel modulo di Biochimica generale e per 1/3 su quello conseguito nel modulo di Biochimica della nutrizione. Si precisa che una preparazione anche molto buona/eccellente in uno dei due moduli non potrà assolutamente compensare una preparazione totalmente deficitaria nel modulo restante.

Strumenti a supporto della didattica

Il libro di testo consigliato dal docente è lo strumento sul quale lo studente deve acquisire la propria preparazione. Il restante materiale didattico, cioè gli appunti presi a lezione dallo stesso studente, la copia delle presentazioni Power Point mostrate a lezione dal docente (disponibile sulla piattaforma Virtuale) e tutto il resto delle informazioni e degli approfondimenti che il docente riterrà utile fornire agli studenti, non è sostitutivo del libro di testo, ma costituisce una guida e una base per la selezione e la migliore comprensione degli argomenti da studiare.

Orario di ricevimento

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