Biochimica della nutrizione e nutraceutica

INFORMAZIONI GENERALI

Obiettivi Formativi

L’insegnamento si propone di introdurre lo studente ai principi della Biochimica della Nutrizione. In particolare, il corso ha lo scopo di illustrare gli elementi di base sul ruolo biochimico e nutrizionale dei macro, micronutrienti e componenti nutraceutici contenuti negli alimenti di comune utilizzo nella nutrizione umana. Inoltre, l’insegnamento permetterà di comprendere il razionale d'uso dei principali integratori alimentari e di connettere il loro utilizzo nella prevenzione e cura di particolari patologie. L’acquisizione di queste conoscenze rappresenta la chiave d’accesso per la comprensione dei complessi fenomeni alla base della fisiologia, del metabolismo cellulare e della nutrizione umana.

Risultati di apprendimento attesi

Al termine del corso lo studente dovrà aver acquisito:

Conoscenza e capacità di comprensione

Nel suo percorso formativo, lo studente deve avere già acquisito competenze di Biochimica della Nutrizione. In questo corso, lo studente apprende dal punto di vista strutturale e funzionale le più importanti classi di molecole biologiche: lipidi, carboidrati e proteine con lo studio di particolari tipi di nutrienti importanti per la salute umana. Lo scopo è sia dare gli strumenti necessari per l'apprendimento di argomenti quali il metabolismo e la fisiologia umana trattati in insegnamenti successivi, che conoscere i concetti base dell’organizzazione delle cellule eucariotiche, del flusso dell'informazione genetica.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Saper applicare le conoscenze acquisite di Biochimica della Nutrizione all’analisi delle basi molecolari della funzionalità dell'organismo umano e della sua integrazione con l'ambiente; cogliere le interconnessioni tra strutture macromolecolari e metabolismo nella loro interdipendenza e regolazione; conoscenza e comprensione: capacità di utilizzare le nozioni di base acquisite, di sapere applicare le conoscenze dei processi biochimici, con particolare risalto allo studio della nutraceutica e del metabolismo nei diversi organi.

Abilità di giudizio

Lo studente devono avere la capacità di raccogliere ed interpretare i dati teorici e sperimentali di letteratura che permetteranno di costruire la base utile a determinare giudizi autonomi, elaborando anche procedure non standardizzate da applicare nella soluzione di problemi che si presentino nelle varie circostanze dell’attività professionale.

Abilità di comunicare

Dimostrare capacità di estrarre e sintetizzare l'informazione rilevante; dimostrare di saper comunicare in maniera efficace sia oralmente che in forma scritta; dimostrare abilità di riassumere e presentare l'informazione (anche in termini Biochimici); utilizzare il linguaggio scientifico appropriato alla descrizione dei cicli metabolici e delle macromolecole; dimostrare di essere in grado di saper comunicare e presentare efficacemente, con obiettività e utilizzando un adeguato linguaggio scientifico le informazioni e i risultati sperimentali ottenuti e di trarre da essi le opportune conclusioni.

Capacità di apprendimento

Capacità di leggere, comprendere e commentare un testo scientifico di biochimica; abilità ad utilizzare queste conoscenze per valutare e comprendere corsi di insegnamento successivi e più avanzati.

PROGRAMMA DEL CORSO

L’insegnamento BIOCHIMICA DELLA NUTRIZIONE E NUTRACEUTICA nell’ambito del Corso di Studi in Scienze della Nutrizione Umana Curriculum NUTRACEUTICA è finalizzato alla formazione di laureati magistrali esperti in attività di ricerca e sviluppo in ambiti inerenti la qualità degli alimenti e la nutrizione umana. Particolare attenzione sarà rivolta alla padronanza di strumenti analitici avanzati per la valutazione delle fondamentali caratteristiche delle materie prime e dei prodotti alimentari. Il percorso prevede l'acquisizione di solide conoscenze su: materie prime e loro caratterizzazione genetica; struttura e funzione di composti organici di interesse alimentare; qualità nutrizionale degli alimenti strumenti biotecnologici e biochimici per la preparazione di campioni biologici da analizzare sotto differenti punti di vista analitici.

Introduzione al Corso

Sezione 1. Le Macromolecole

1. Amminoacidi (Struttura degli AA; Classificazione degli AA in base al gruppo R; Altri tipi di AA; Isomerizzazione; Punto isoelettrico; AA essenziali e non; Accenni su legame peptidico e peptidi)

2. Proteine struttura e funzione (Strutture delle proteine; Classificazione delle proteine; Funzioni principali e secondarie delle proteine; Esempi di alcune proteine)

3. Metabolismo proteico (Proteine e alimentazione; Denaturazione proteica; Digestione delle proteine; Ubiquitinazione Proteasoma; Proteine e Sport)

4. Carboidrati struttura e funzione (Classificazione dei carboidrati; Monosaccaridi; Disaccaridi; Oligosaccaridi; Polisaccaridi; Glicoproteine; Funzioni; Esempi di alcuni carboidrati)

5. Metabolismo glucidico (Fonti alimentari di carboidrati; Digestione e assorbimento dei carboidrati; Varie fasi della digestione e vari tipologie di assorbimento; GLUT(s); Carboidrati e attività sportiva)

6. Acidi Nucleici (DNA; RNA; Doppia elica e complementarietà; Duplicazione del DNA (Tutte le fasi))

7. Lipidi struttura e funzione 1 (Classificazione dei lipidi; Struttura dei lipidi; Esempi (alimenti))

8. Lipidi struttura e funzione 2 (Lipidi composti; Colesterolo; Sintesi del colesterolo; Lipoproteine e loro proprietà; Trasporto inverso del colesterolo; Lipoproteine; Digestione e assorbimento dei lipidi; Fabbisogno dei lipidi)

9. Vitamine struttura e funzione 1 (Struttura e funzione generalizzata delle Vitamine; Classificazione delle Vitamine; Vit.A D, E, K, F e F; Caratteristiche strutturali, funzioniali, carenza ed eccesso)

10. Vitamine struttura e funzione 2 (Vitamine idrosolubili: Vitamina B1; Vitamina B2; Vitamina B3; Vitamina B5; Vitamina B6; Vitamina Bc; Vitamina B12; Vitamina C; Vitamina H)

11. Sali minerali (Sali minerali: Macrominerali e microminerali; Classificazione, fonti e fabbisogno; Sali minerali e attività sportiva)

12. Ormoni struttura e funzioni (Ormoni struttura; Classificazione; Meccanismi di azione dei singoli ormoni)

13. Trasduzione del segnale (Lingando e recettore; Tipologie di recettori;  Meccanismo d’azione dei recettori; Proteine G; Trasduzione del segnale)

Sezione 2. Il Metabolismo 1

14. Metabolismo cellulare (Metabolismo; Metabolismo primario e secondario; Anabolismo e catabolismo; Enzimi e termodinamica; G, H e S; ATP e Acetil-CoA; NADH e NAD; FADH2 e FAD)

15. Glicolisi (Catabolismo del glucosio; Respirazione cellulare; Glicolisi; Fase preparatoria; Fase di recupero; Fermentazione alcolica; Fermentazione lattica; Regolazione della glicolisi)

16. Glicolisi Ananerobica e decarbossilazione ossidativa del piruvato (Glicolisi e attivtà sportiva; Meccanismo anaerobico lattacido; Meccanismo anaerobico alattacido; Meccanismo anaerobico; Decarbossilazione ossidativa del piruvato)

17. Ciclo di Krebs (Introduzione al ciclo di Krebs; Le tappe; Bilancio energetico; Regolazione del ciclo di Krebs; Ciclo di Krebs e alimentazione; Ciclo di Krebs e attività sportiva)

18. Fosforilazione ossidativa (Introduzione alla fosforilazione; Mitocondri; Trasportatori di elettroni; Sistemi navetta; Complessi della catena e fasi; Forza motrice protonica; ATP Sintasi)

19. Gluconeogenesi (Introduzione alla gluconeogenesi; Precursori non glucidici; Finalità della gluconeogenesi; Importanza biologica della gluconeogenesi; Le tappe; Bilancio energetico; Regolazione enzimatica; Regolazione ormonale; Gluconeogenesi e attività sportiva; Ciclo di Cori; Gluconeogenesi e nutrizione)

20. Via dei pentoso fosfato (Metabolismo secondario; Via dei pentoso fosfato: introduzione; GSH; Le tappe; Link tra glicolisi e via pentoso-fosfato; Regolazione)

21. Metabolismo del glicogeno (Struttura e funzioni del glicogeno nel fegato e muscolo; Glicogenosintesi: le tappe; Glicogenolisi : le tappe; Regolazione ormonale; Regolazione allosterica)

22. Metabolismo degli acidi grassi (Utilizzo dei lipidi; β-ossidazione: caratteristiche generali; β-ossidazione: le tappe; Regolazione e bilancio energetico; Corpi chetoni: caratteristiche; Corpi cetonici: sintesi)

23. Catabolismo degli AA (Derivazione AA; Metabolismo gruppo amminico; Metabolismo scheletro carbonioso; Transaminazione: le tappe; Destino NH4+; Ciclo glucosio alanina; Ciclo dell'urea le tappe; Regolazione ciclo dell‘Urea; Catabolismo dello scheletro carbonioso; AA chetogenici e glucogenici)

24. Radicali liberi (Radicali cosa sono?; ROS e RNS; Formazione dei RONS; Effetti fisiologici dei RONS; Nrf2; Fonti di RONS; Stress ossidativo; Danni alle macromolecole; RONS e Aging; RONS e esercizio fisico)

25. Stress ossidativo e risposta antiossidante (Stress ossidativo; Antiossidanti: classificazione; Antiossidanti endogeni enzimatici e non enzimatici; Antiossidanti esogeni; ORAC; Stress ossidativo e antiossidanti nell'aterosclerosi; Stress ossidativo e antiossidanti nel diabete; Stress ossidativo e antiossidanti nell'attività sportiva)

Sezione 3. Il Metabolismo 2

26. Mitocondri, divisione mitocondriale e mitofagia (Struttura del mitocondrio; Distribuzione mitocondri; porine; TIM e TOM; mtDNA; eredità mitocondriale; divisione mitocondriale; fusione e fissione; mitofagia; malattie mitocondriali)

27. Biogenesi mitocondriale (Biogenesi mitocondriale aspetti generali; teoria endosimbiotica; fattori implicati nella biogenesi; PGC-1alpha; biogenesi e deficit termico; biogenesi e esercizio fisico; biogenesi e infiammazione; biogenesi e adattamento energetico; biogenesi ed aging)

28. Biochimica del tessuto adiposo (Aspetti generali del tessuto adiposo; funzioni del tessuto adiposo; Adipociti; WAT e BAT; Lipolisi; termogenesi; Obesità)

29. Biochimica del muscolo scheletrico (Classificazione muscoli; muscolo scheletrico: struttura; Proteine muscolari; contrazione muscolare; meccansimi energetici del muscolo; classificazione bioenergetica delle attività sportive; Fonti energetiche)

30. Integrazione del metabolismo (Pathways metabolismo energetico;Fegato; Muscolo scheletrico; Tessuto Adiposo; Rene; Sangue; Cervello; Cuore; Regolazione Ormonale; Digiuno Intermittente)

Sezione 4. Nutraceutica e Salute Umana

31. Nutraceutica (Significato di Nutraceutica; Nutraceutico; Alimento Funzionale e integratore; Molecole Funzionali; Nutraceutica e salute umana)

32. Nutraceutica e ipercolesterolemia: Fibra Alimentare (Ipercolesterolemia e rischio cardiovascolare; Ipercolesterolemia e Nutraceutici; Nutraceutici impiegati nella prevenzione e nel trattamento dell’ipercolesterolemia; Fibra alimentare; Effetto ipocolesterolemizzante della fibra; β-glucani; Psyllium; Pectina; Gomma guar; Chitosano; Glucomannano; Idrossipropilmetilcellulosa)

33. Nutraceutica e ipercolesterolemia: fitosteroli e soia (Fitosteroli; Meccanismo d’azione dei fitosteroli; Evidenze scientifiche sugli effetti dei fitosteroli; Soia; Alimenti a base di soia; Effetto ipocolesterolemizzante della soia; Lecitina e colesterolo; Evidenze scientifiche effetti delle proteine della soia)

34. Nutraceutica e ipercolesterolemia: policosanoli (PCS) e riso rosso fermentato (RRF) (Meccanismo d’azione dei policosanoli; Evidenze scientifiche sugli effetti dei policosanoli; Riso rosso fermentato; Meccanismo d’azione del riso rosso fermentato; Evidenze scientifiche sugli effetti del RRF; Profilo di tollerabilità del RRF; Parere della EFSA e FDA sul RRF)

35. Nutraceutica e ipertensione arteriosa: resveratrolo, CoQ10 e licopene (Resveratrolo; Resveratrolo: struttura chimica; Resveratrolo: fonti alimentari; Resveratrolo: biodisponibilità; Resveratrolo e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; Resveratrolo e ipertensione arteriosa: meccanismi d’azione; Antiossidanti; CTE e fosforilazione ossidativa; CoQ; CoQ10 e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; CoQ10 e ipertensione arteriosa: meccanismi d’azione; Licopene; Licopene: struttura chimica; Licopene e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; Licopene e ipertensione arteriosa: possibili meccanismi)

36. Nutraceutica e ipertensione arteriosa: acidi grassi, Vitamina C-D e flavonoidi (Pressione arteriosa; Ipertensione arteriosa; Mantenimento livelli di PA; Nutraceutici come antipertensivi; Acidi grassi; Acidi grassi come nutraceutici: DHA, ALA, EPA; Acidi grassi e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; Acidi grassi e ipertensione arteriosa: meccanismi d’azione; Vitamina C; Vitamina C e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; Vitamina C e ipertensione arteriosa: meccanismi d’azione; Vitamina D; Vitamina D e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; Vitamina D e ipertensione arteriosa: meccanismo d’azione; Flavonoidi; Flavonoidi e ipertensione arteriosa: evidenze scientifiche; Flavonoidi e ipertensione arteriosa: meccanismi d’azione)

37. Nutraceutica e sindrome metabolica, cannella e acido corosolico della banaba (Sindrome metabolica; Glicemia; Sindrome metabolica: eziopatogenesi; 1) Riduzione della secrezione insulinica; 2) Dislipidemia aterogena; 3) Ipertensione arteriosa; 4) Aumento del grasso viscerale; La Sindrome Metabolica: prevenzione e trattamento La Sindrome Metabolica: quali nutraceutici?; Cannella; Cannella e sindrome metabolica: meccanismi d’azione; Cannella e sindrome metabolica: profilo di sicurezza; Acido corosolico della banaba; Acido corosolico della banaba e sindrome metabolica: evidenze; Acido corosolico della banaba e sindrome metabolica: meccanismi d’azione; Acido corosolico della banaba: sicurezza e tollerabilità)

38. Nutraceutica e sindrome metabolica: alliina dell’aglio, curcumina, catechine e flavonoli (Aglio e Allina dell’Aglio; Alliina; Alliina e sindrome metabolica: evidenze scientifiche; Alliina e sindrome metabolica: meccanismo d’azione; Curcumina della Curcuma longa; Curcumina e sindrome metabolica: evidenze scientifiche; Catechine/flavonoli del tè verde e del cacao; Catechine/flavonoli e sindrome metabolica: evidenze scientifiche; Catechine/flavonoli e sindrome metabolica: meccanismi)

39. Nutraceutica e sindrome metabolica: melone amaro, berberina e Garcinia Cambogia (Carantina del melone amaro; Costituenti chimici isolati dal melone amaro; Melone amaro: meccanismi molecolari; Berberina; Berberina: meccanismi d’azione; Berberina: meccanismi antidiabetico; Berberina: metabolismo lipidico; Berberina: effetto anti-iperlipidemico; Berberina e ipertensione arteriosa; Berberina e sindrome metabolica; Berberina: sicurezza e tollerabilità; Garcinia Cambogia; Composizione; Acido idrossicitrico; Meccanimo d’azione; Lipogenesi; HCA e lipogenesi; HCA e sazietà; HCA e α-amilasi)

40. Nutraceutica e Invecchiamento: la Curcumina (Invecchiamento; Curcumina; Curcumina e epigenetica; Invecchiamento e stress ossidativo; Nutraceutica e Invecchiamento; Curcumina, Aging e stress ossidativo; Curcumina, Aging e rischio cardiovascolare; Infiammazione e Aging; Curcumina, Infiammazione e Aging; Neuroprotezione; Curcumina e Neuroprotezione; Discussioni)

41. Nutraceutica e Cancro: Curcuminoidi (Le spezie; Caratteristiche delle Spezie; Filtonutrienti; Curcuma; Curcumina; Effetti benefici della Curcumina; Curcumina e Cancro, Target molecolari della Curcumina; Cancro al seno e Curcumina; Cancro al Polmone e Curcumina; Tumori ematologici e Curcumina; Tumore gastrico e Curcumina; Tumore al Colon-retto e Curcumina; Cancro al pancreas e Curcumina; Clinical Trials; Discussioni)

42. Nutraceutica e Cancro: Flavonoidi (Flavonoidi; Target Molecolari dei Flavonoidi; Flavonoidi e ROS; Flavonoidi e Apoptosi; Flavonoidi e Autofagia; Sibilina; Quercetina; Flavonoidi, Autofagia e cancro; Kaempferol, autofagia e cancro; Apigenina, cancro e autofagia; Delfinidina, Cancro e autofagia; EGCG, Cancro e autofagia; Discussioni)  

43. Nutraceutica e Licopene (Caratteristiche licopene; Struttura chimica; Carotenoidi; Licopene: assorbimento; Licopene e chilomicroni; Turnover del licopene; Licopene e stress ossidativo; Licopene e Infiammazione; Licopene e neuroprotezione; Licopene e Cancro)      

44. Nutraceutica e Microalghe: neurodegenerazione (Microalghe; Classificazione; Spirulina; Composizione chimica; Ficocianina; Attività della Spirulina; Attività ipolipidemica; Attività antiossidante; Attività antiinfiammatoria; Neurodegenerazione; Spirulina e neuroprotezione; Nutrizione e disturbi neurologici; Parkinson disease (PD); Ficocianina e PD; Alzheimer disease (AD); Spirulina e AD; Sclerosi multipla (SM); Spirulina e SM)      

45. Nutraceutica e Capsaicina: i suoi effetti terapeutici (Peperoncino; Capsaicina; Scala di Scoville; Capsaicinoidi; Capsinoidi; TRPV1; Capsaicina e TRPV1; Meccanismo d’azione; Capsaicina e dolore; Capsaicina e riduzione del peso; Capsaicina e cancro; Capsaicina e tratto gastrointestinale; Future aree di ricerca; Discussioni)

46. Nutraceutica e Melograno: i suoi effetti terapeutici (Melograno; Classificazione; Aspetti botanici e agronomici; Composizione chimica; Componenti bioattivi del melograno; Proprietà del melograno; Melograno e Cancro alla prostata; Melograno e Cancro al seno; Melograno e Cancro ai polmoni; Melograno e Cancro al colon; Melograno e malattie cardiovascolari; Melograno e obesità; Melograno e artitre reumatoide; Melograno e problemi cutanei; Meccanismo d’azione; Discussione)

47. Nutraceutica e Miele: i suoi effetti terapeutici (Definizione giuridica di Miele; Varietà di miele; Composizione chimica; Acqua; Zuccheri; Nettare e melata; Acidi organici; Sostanze minerali; Proteine; Enzimi e vitamine; Diastasi; Costituenti minori; Nettare; Melata; Nettare/melata in miele; Concentrazione; Trasformazione; Propoli; Composizione chimica propoli; Miele: effetti terapeutici; Effetto antiossidante; Effetto antimicrobico; Effetto apoptotico; Effetto antiinfiammatorio; Discussione)

48. Nutraceutica e Quercetina: i suoi effetti terapeutici (Quercetina (Que); Rutina; Biodisponibilità; Effetti Que; Diabete e Quercetina; Malattie cardiovascolari e Quercetina; Autofagia; Autofagia e Que; Apoptosi e Que; Alzheimer’s disease e Que; Infezioni e Que; Cancro; Cancro alla prostata e Que; Osteosarcoma e Que; Cancro Ovarico e Que; Cancro al Seno e Que; Invecchiamento e Que; Discussione)

49. Nutraceutica e Acido Folico: i suoi effetti terapeutici (Folato; Folato deficency; Fonti di folati; Acido Folico; Funzioni; Metabolismo dell’acido folico; Metabolismo dei folati; Trasporto dei folati; Destino dei folati; Recettori/trasportatori di Folati; Acido Folico e NTD; Acido folico e parto pre-termine; Discussione)

50. Nutraceutica e olio di oliva: i suoi effetti terapeutici (Origine dell’olivo; Olea europaea – Olivo; Produzione; Vari tipi di olio di oliva; Definizione; Vari tipi di olio di oliva; Composizione chimica; Acido oleico; Squalene; Polifenoli; Tocoferoli; L’olio è ipocolesterolemizzante; L’olio e apparato gastrointestinale; L’olio è antiinfiammatorio; L’olio è antiossidante)

Testi consigliati

Il docente consiglia l’integrazione del materiale fornito (videolezioni, slides, esercitazioni) con i seguenti testi a stampa:

I testi di seguito consigliati non sono obbligatori, ma lo studente può decidere in autonomia se acquistarli o meno, oppure decidere di acquistarne un’altra tipologia.

“A. MARIANI COSTANTINI, C. CANNELLA, G. TOMASSI, Fondamenti di Nutrizione Umana, Il Pensiero Scientifico Editore, Roma”.

“I.COZZANI e E. DAINESE. Biochimica degli Alimenti e della Nutrizione. Piccin, Padova, 2006”.

“U. LEUZZI, E. BELLOCCO e D. BARRECA, Biochimica della Nutrizione. Zanichelli, 2013”

MODALITÀ DI ESAME, PREREQUISITI, ESAMI PROPEDEUTICI

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

Criteri di valutazione di una prova d’esame

Modalità di esame

Lo studente dopo aver seguito interamente il corso (audio, videolezioni, dispensa riassuntiva e articoli scientifici) potrà sostenere l’esame:

ESAME ORALE. Con domande relative al programma di studio con possibilità di riportare graficamente strutture molecolari o vie metaboliche. Nella valutazione dell’esame orale verranno considerate: la conoscenza e la comprensione della materia, la capacità di applicare conoscenze e comprensione, le abilità comunicative nell’esposizione dei contenuti, l’impiego del linguaggio tecnico, chiarezza nelle risposte, capacità di ragionamento e capacità di approfondire e rielaborare in modo originale e critico le conoscenze acquisite.

ESAME SCRITTO A RISPOSTE APERTE. Il testo dell’esame sarà composto da N. 3 domande, cui lo studente è chiamato a rispondere in modo chiaro e completo, impiegando il linguaggio tecnico richiesto dalla materia ed illustrando le conoscenze maturate dopo la frequenza del corso e lo studio approfondito dei materiali didattici indicati nella scheda del corso.

ESAME SCRITTO CON DOMANDE CHIUSE: il testo dell’esame sarà composto da 8 domande a risposte chiuse.

Lo studente avrà possibilità di selezionare una sola opzione fra quelle prospettate. Ogni risposta corretta verrà valutata “3” punti.

L’11ma domanda sarà funzionale al conseguimento della lode. Pertanto, lo studente che risponderà correttamente a 10 domande su 11, conseguirà la lode solo se avrà risposto correttamente anche all’11ma domanda; mentre lo studente che risponderà correttamente a meno di 10 domande su 11, conseguirà la votazione corrispondente al numero delle risposte esatte e la’11ma domanda non sarà valutata ai fini del punteggio, anche se corretta.

Propedeuticità

L’ordinamento della LM-61 non prevede alcuna propedeuticità

Prerequisiti

Nessuno