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

MODULO I - BIOCHIMICA GENERALE -Cappadone Concettina

INTRODUZIONE: Macromolecole biologiche, richiami di termodinamica, proprietà solventi dell'H2O, interazioni deboli.

PROTEINE: Classificazione degli amminoacidi. Struttura primaria: legame peptidico. Struttura secondaria: alfa-elica e foglietto beta, proteine fibrose: alfa e beta cheratine, collagene. Struttura terziaria: ripiegamento, chaperoni molecolari, cenni a ripiegamenti scorretti e proteine prioniche. Struttura quaternaria.

MIOGLOBINA ED EMOGLOBINA: Struttura del gruppo eme. Ruolo dell'istidina prossimale e distale. Ruolo fisiologico di emoglobina e mioglobina. Legame mioglobina-O2: curva iperbolica e significato funzionale. Legame emoglobina-O2: curva sigmoide e significato funzionale. Modulatori omotropici ed eterotropici. Cooperatività di legame. Effetto del pH e della CO2. Effetto del 2,3-DPG. Emoglobine anomale.

CARBOIDRATI: Struttura di maltosio, cellobiosio, lattosio e saccarosio. Classificazione dei polisaccaridi. Struttura e funzione di amido, glicogeno e cellulosa.

NUCLEOTIDI: Nucleosidi mono, di- e trifosfati. ATP. Funzioni dei nucleotidi. Nucleotidi ciclici: AMPc e GMPc.

LIPIDI: Strutture e funzioni di: acidi grassi, triacilgliceroli, glicerofosfolipidi e sfingofosfolipidi, colesterolo.

MEMBRANE: Doppio strato fosfolipidico, modello a mosaico fluido, asimmetria, proteine di membrana, composizione relativa, fluidità e ruolo del colesterolo. Raft lipidici. Permeabilità selettiva. Trasporti di membrana: attivo e passivo

ENZIMI: Reazioni endoergoniche ed esoergoniche. Concetto di equilibrio e di velocità di reazione. Energia di attivazione. Sito attivo e complesso ES. Meccanismo d'azione degli enzimi. Specificità, effetto del pH e della T. Classificazione. Definizione di velocità ed attività enzimatica. Cinetica di Michaelis e Menten. Significato di Vmax e Km. Inibizione enzimatica irreversibile e reversibile. Enzimi allosterici: cinetica sigmoidale, stati T ed R, modulatori. Regolazione covalente: fosforilazione e defosforilazione, zimogeni.

EMOSTASI: Cascata della coagulazione e formazione del coagulo

TRASDUZIONE DEL SEGNALE: Molecole segnale, recettori, specificità ed amplificazione, risposte cellulari. Meccanismo d'azione degli ormoni idrofili e lipofili. Trasduzione segnale tramite proteine G. Recettori tirosina chinasici. Cenni a recettori tirosin-chinasici difettosi e all'apoptosi.

METABOLISMO: Significato di catabolismo e anabolismo. Idrolisi dell'ATP. Reazioni accoppiate. Composti ad alta energia di trasferimento del fosfato. Reazioni redox. Struttura e funzione dei Coenzimi piridinici e flavinici.

GLICOLISI: Le dieci reazioni della glicolisi. Destino anaerobico del piruvato: fermentazione lattica ed alcolica. Regolazione della glicolisi sulle tre tappe irreversibili. Destino aerobico del piruvato. Struttura del mitocondrio. Piruvato deidrogenasi: TPP, lipoato, Coenzima A, tioesteri, reazione e regolazione allosterica e covalente.

CICLO DI KREBS: Generalità, reazioni, destino dei coenzimi ridotti, regolazione. Bilancio energetico della completa ossidazione del glucosio. Ciclo di Krebs come processo anfibolico.

CATENA DI TRASFERIMENTO ELETTRONICO MITOCONDRIALE E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA: Generalità, flavoproteine, centri Fe-S, Coenzima Q, citocromi, descrizione dei 4 complessi. Ipotesi chemiosmotica. Cenni alla struttura di Fo-F1-ATPasi e meccanismo di fosforilazione ossidativa. Cenni ai sistemi navetta.

REGOLAZIONE DELLA GLICEMIA: Significato di glicemia. Gluconeogenesi: localizzazione, precursori, reazioni, regolazione reciproca di glicolisi e gluconeogenesi mediante enzima tandem. Regolazione ormonale della glicemia. Formazione ed utilizzo di corpi chetonici. Glicogenosintesi e glicogenolisi epatiche. Adrenalina e glicogeno muscolare.

CATABOLISMO ACIDI GRASSI: Lipolisi dei trigliceridi del tessuto adiposo. Trasporto di acidi grassi nel sangue. Attivazione degli acidi grassi nel citosol e loro trasporto nel mitocondrio. Beta-ossidazione dell'acido palmitico e resa energetica. Cenni alla beta-ossidazione di acidi grassi insaturi e a catena dispari. Regolazione.

BIOSINTESI ACIDI GRASSI: Formazione di malonil-CoA. Acido grasso sintasi diE.Coli. Sintesi del butirril-ACP. Regolazione allosterica ed ormonale dell'acetil-CoA carbossilasi. Cenni ad allungamento ed insaturazione di acidi grassi, acidi grassi essenziali.

COLESTEROLO: Cenni alle funzioni del colesterolo ed alla sua biosintesi.

CATABOLISMO AMMINOACIDI: Escrezione dell'azoto, reazioni di transaminazione, reazione della glutammato deidrogenasi, cenni alla formazione di carbamil-fosfato e al ciclo dell'urea. Trasporto dell'ammoniaca dai tessuti extraepatici al fegato. Prodotti del catabolismo dello scheletro carbonioso degli amminoacidi e loro destino metabolico.

STRUTTURA ACIDI NUCLEICI: Legame fosfodiestere, idrolisi enzimatica e non enzimatica di DNA ed RNA, endonucleasi di restrizione, denaturazione. Cenni ai superavvolgimenti nei procarioti e negli eucarioti. RNA: basi modificate, struttura e funzione dei vari tipi di RNA.

REPLICAZIONE DNA: Dogma centrale. Replicazione del DNA in E.Coli. Caratteristiche di DNA polimerasi III e I. Fedeltà di replicazione e proof reading. Danni al DNA e mutazioni.

TRASCRIZIONE  Trascrizione in E.Coli. Caratteristiche di RNA polimerasi. Fedeltà di trascrizione. Promotori. Geni costitutivi e non costitutivi. Espansione del dogma centrale. Struttura dei ribosomi procariotici. Processo di amminoacilazione.

CODICE GENETICO: Definizione, quadri di lettura, codoni di stop, d'inizio, degenerazione, tipi di mutazioni. Interazioni codone-anticodone.

TRADUZIONE: Traduzione in E.Coli. Sequenza di Shine-Dalgarno, inizio, allungamento e termine.

DNA RICOMBINANTE: Descrizione generica dei passaggi necessari per la costruzione di un DNA ricombinante e possibili applicazioni di tale tecnica.

MODULO II - BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE- Prata Cecilia

ALIMENTAZIONE e NUTRIZIONE, STANDARD NUTRIZIONALI, LINEE-GUIDA ALIMENTARI e CENNI di CALORIMETRIA: concetti fondamentali e definizioni

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, BEVANDE ALCOLICHE e BEVANDE NERVINE: caratteristiche nutrizionali, potere calorico e metabolismo dell’etanolo, effetti mediati da caffeina e altre componenti delle bevande nervine

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

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

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

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

G. Arienti "Le basi molecolari della nutrizione", V edizione, Piccin, 2021

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

C. Pignatti "Biochimica della nutrizione", Società Editrice Esculapio, 2022

Metodi didattici

L'insegnamento si compone di 2 moduli didattici, di cui uno da 6 CFU (Biochimica Generale) e uno da 3 CFU (Biochimica della nutrizione). Il modulo di Biochimica generale verrà svolto prima di quello di Biochimica della nutrizione, in quanto 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.

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 didattici. Ad ogni appello pubblicato su AlmaEsami lo studente troverà la possibilità di iscriversi al solo modulo di Biochimica generale o ad entrambi i moduli.

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 e/o darne comunicazione al docente mediante posta elettronica.

Si potrà accedere al colloquio relativo al modulo di Biochimica della nutrizione, solo dopo aver superato l’esame relativo al modulo di Biochimica Generale.

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.

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 le presentazioni Power Point mostrate a lezione e gli approfondimenti che il docente riterrà utile fornire agli studenti, costituisce una guida per la migliore comprensione degli argomenti da studiare.

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’Ufficio di Ateneo competente (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it). Sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con almeno 15 giorni di anticipo, all’approvazione del/della docente, il/la quale ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell’insegnamento.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Concettina Cappadone

Consulta il sito web di Cecilia Prata