Course Syllabus
Obiettivi
L’insegnamento di Biochimica della Nutrizione mira a fornire conoscenze riguardo alle basi biochimiche della nutrizione. Durante il corso verranno analizzati i nutrienti, il loro fabbisogno e metabolismo; verra’ discussa anche la tossicita’ di alcune sostante che possono essere presenti negli alimenti. In particolare, analizzando i processi biochimici coinvolti, verra’ messo in luce il ruolo dell’alimentazione nella prevenzione delle malattie.
1. Conoscenze e capacità di comprensione – l’insegnamento fornisce le conoscenze di base riguardo ai nutrienti e al loro metabolismo e riguardo all’azione di alcuni composti tossici; in particolare viene sottolineata la relazione tra alimentazione e salute/malattia, analizzando le diverse diete e carenze alimentari.
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione - alla fine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito conoscenze scientifiche riguardo al destino metabolico degli alimenti e al loro ruolo nella salute umana e saranno in grado di comprendere il legame tra alimentazione e salute umana.
3. Autonomia di giudizio – le conoscenze acquisite durante il corso potranno essere applicate ad un’attività di ricerca sugli argomenti descritti o su argomenti affini e daranno agli studenti le competenze per valutare i diversi regimi dietetici e tipologie di alimentazione.
4. Abilità comunicative - alla fine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito un linguaggio scientifico adeguato (sia in italiano che in inglese) e la capacità di esporre oralmente con proprietà di linguaggio gli argomenti trattati.
5. Capacità di apprendimento - alla fine dell’insegnamento gli studenti avranno acquisito la capacità di leggere in modo critico e discutere la letteratura scientifica pertinente agli argomenti trattati e ad argomenti affini
Contenuti sintetici
Alimentazione e nutrizione; funzione energetica degli alimenti. L’acqua. Micronutrienti: vitamine ed elementi. Carboidrati, lipidi e proteine: fonti alimentari, fabbisogno, vie di assorbimento. Bevande alcoliche e nervine. Alimentazione e salute: diete, digiuno e restrizione calorica. Alimenti antiossidanti. Xenobiotici.
Programma esteso
Alimentazione e nutrizione: peso corporeo e fabbisogno calorico; il BMI e suo il utilizzo per la diagnosi del difetto e dell'eccesso ponderale nell'adulto, la piramide-guida alimentare. Nutrienti e antinutrienti; le categorie dei nutrienti, macronutrienti e micronutrienti. Dai nutrienti agli alimenti: definizione di alimento, classi di alimenti.
Funzione energetica degli alimenti: variazione di energia libera; idrolisi e produzione di ATP; reazioni esoergoniche e endoergoniche: il metabolismo.
Acqua: acqua esogena ed acqua endogena. Fabbisogno idrico e alterazioni dell'equilibrio idrico. Acqua come alimento.
Micronutrienti: le vitamine; vitamine idrosolubili e vitamine liposolubili: fabbisogni raccomandati e fonti alimentari; vitamine e farmaci; ipovitaminosi e ipervitaminosi. Macroelementi: calcio, fosforo, magnesio, zolfo, sodio, potassio e cloro; microelementi: ferro, zinco, rame, manganese, selenio, cromo, iodio, fluoro. Fonti alimentari e biodisponibilità, fabbisogni raccomandati e carenze; tossicità.
Carboidrati: carboidrati semplici e complessi: digestione e assorbimento dei carboidrati; fonti nutrizionali e valore energetico. Metabolismo di glucosio, galattosio e fruttosio; intolleranza al lattosio. Ruolo dei carboidrati disponibili nella dieta; fabbisogno minimo e fabbisogno raccomandato. Indice glicemico di un alimento e suo significato biochimico. La fibra alimentare: solubile e insolubile.
Lipidi: Nomenclatura standard e nomenclatura alternativa (ω). Acidi grassi essenziali (serie ω-3 e ω-6). Colesterolo alimentare e colesterolo endogeno: bilancio del colesterolo nell’organismo. Trasporto di colesterolo e altri lipidi da parte delle lipoproteine plasmatiche: la circolazione enteroepatica. Controllo non farmacologico della colesterolemia. Eicosanoidi; endocannabinoidi. Principali fitosteroli alimentari: strutture e ruolo nella riduzione della colesterolemia. Regolazione dell’espressione genica degli enzimi lipogenici e lipolitici indotta da una dieta ricca di acidi grassi polinsaturi (SREBP-SCAP e recettori nucleari PPAR). Gli acidi grassi degli alimenti: composizione di olii e grassi; fabbisogno lipidico.
Proteine: classificazione funzionale, nutrizionale e metabolica. Gli aminoacidi: L-aminoacidi e D-aminoacidi. Il valore nutrizionale delle proteine; classificazione degli alimenti in termini di sorgente proteica. Sistemi di trasporto di amminoacidi e peptidi a livello degli enterociti. Gli enzimi che intervengono nel processo di digestione delle proteine. Produzione di energia dalla catena carboniosa degli aminoacidi. Composti azotati non proteici. Malnutrizione proteico-energetica: Kwashiorkor e Marasma come modelli di lesione biochimica.
Bevande alcoliche e nervine. Tossicita’ dell’etanolo: assorbimento e meccanismi di detossificazione; Alterazioni del metabolismo glucidico e lipidico indotte dall'etanolo.
Modificazioni metaboliche nel ciclo alimentazione-digiuno; le diete e la restrizione calorica: relazione tra alimentazione e salute.
L’ossigeno e la formazione delle sue specie reattive: sistemi endogeni ed esogeni di difesa: alimenti antiossidanti.
Gli xenobiotici: tossine contenute negli alimenti; tossine generate dalla cottura degli alimenti; fitofarmaci; residui di trattamenti farmacologici; metalli pesanti.
Prerequisiti
Per una ottimale comprensione dell’insegnamento è necessaria la conoscenza delle principali vie metaboliche (glicolisi, ciclo di Krebs, via dei pentosi fosfati, sintesi e degradazione degli acidi grassi, chetogenesi, ciclo dell’urea) trattate nel corso di Biochimica Generale della Laurea Triennale in Scienze Biologiche. All’inizio delle rispettive lezioni verrà comunque presentato un riassunto delle conoscenze di biochimica di base. L'assenza di un unico testo di riferimento e la modalità interattiva delle lezioni rende particolarmente utile la frequenza, fortemente consigliata.
Modalità didattica
Lezioni frontali con presentazione powerpoint; lezioni partecipate
Materiale didattico
Testi consigliati:
Cozzani, Dainese “Biochimica degli alimenti e della nutrizione” Piccin
Leuzzi, Bellocco, Barreca “Biochimica della nutrizione” Zanichelli
Articoli scientifici e testi in pdf verranno messi a disposizione sulla piattaforma Moodle. Sulla stessa piattaforma saranno caricate anche le diapositive delle lezioni
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Il profitto verrà valutato mediante una prova scritta e una orale. La prova scritta è costituita da 5 domande aperte con vincolo di lunghezza, nelle quali è richiesta l’esposizione delle conoscenze acquisite nel corso. La prova orale, che consiste nella discussione dello scritto e in 1 o 2 brevi domande, si propone di valutare la capacità dello studente di collegare i diversi argomenti in modo critico. Non sono previste prove in itinere
Orario di ricevimento
a richiesta mediante email (paola.fusi@unimib.it)
Aims
The biochemical bases of nutrition will be discussed in this course. The classification of nutrients and their metabolism will be presented, together with the action of toxic substances. A particular emphasis will be given on the role of diet in disease prevention.
1. Knowledge and understanding – nutrients and their metabolism will be analyzed during the course, together with the action of common toxic substances; different diets will be discussed, with particular regard to the relation between food and human diseases.
2. Applying knowledge and understanding – students will learn about the metabolic fate of nutrients; the acquired knowledge about nutrients and their metabolism, as well as some common toxicants, will enable students to understand the link between diet and human health.
3. Making judgements - students will be able to apply the knowledge acquired in experimental research in the field of nutritional biochemistry, as well as in the evaluation of different diets.
4. Communication skills - students will acquire a specific scientific language (both in English and in Italian), as well as the ability to orally describe the topics discussed in the course
5. Learning skills - this course will provide students with the ability to read and critically discuss scientific literature on nutrition.
Contents
The course will focus on: nutrition; energy in nutrients; water; micronutrients (elements and vitamins); carbohydrates, lipids and proteins; food (requirement and uptake); alcohol and beverages; nutrition and health; diets, fasting and calorie restriction; antioxidant food; xenobiotics
Detailed program
Nutrition and diet: body weight and calorie requirement; BMI and its use in body under- and overweight estimation; the food pyramid. Nutrients and antinutrients: classification of nutrients, macronutrients and micronutrients. From nutrients to food: different kinds of food.
Energy in food: free energy; ATP hydrolysis and synthesis; exoergonic and endoergonic reactions: metabolism.
Water: exogenous and endogenous water. Water requirement and alterations in water balance. Water as a food.
Micronutrients: vitamins; hydrosoluble and liposoluble vitamins: recommended intake and sources of vitamins; drugs and vitamins; hypo- and hyper- vitaminosis. Macroelements: calcium, phosphorus, magnesium, sulfur, sodium, potassium and chlorine; microelements: iron, zinc, copper, manganese, selenium, chromium, iodine, fluorine. Dietary sources and bioavailability, recommended intake and deficiences; toxicity.
Carbohydrates: simple and complex carbohydrates: digestion and uptake: dietary sources and energy value. Glucose, galactose and fructose metabolism; lactose intolerance. Role of dietary carbohydrates, minimal and recommended intake. The glycemic index and its biochemical significance. Soluble and insoluble dietary fibers.
Lipids: standard and alternative(ω) lipid nomenclature. Essential fatty acids (ω-3 and ω-6 series). Dietary and endogenous cholesterol: total body cholesterol. Lipid and cholesterol trasport through plasma lipoproteins: enterohepatic circulation. Control of cholesterolemia. Eicosanoids; endocannabinoids. Common dietary phytosterols: their structure and role in reducing cholesterolemia. Gene expression regulation of enzymes involved in lipogenesis and lipolysis induced by diets rich in highly unsaturated fatty acids (SREBP-SCAP and PPAR nuclear receptors). Dietary fatty acids: oils and fats; lipid requirements.
Proteins: functional, nutritional and metabolic classification. Aminoacids: L-aminoacids and D-aminoacids. Nutritional value of proteins; dietary protein sources. Aminoacids and peptides transport in enterocites. Proteolytic enzymes in digestion. Energy production from aminoacid backbone. Other nitrogenous compounds. Malnutrition: Kwashiorkor and Marasmus as models of biochemical injury.
Alcohol and nervine drinks. Ethanol toxicity: intake and detoxyfication pathways; ethanol induced alterations in sugar and fatty acids metabolism.
Metabolic alterations in feeding-fasting cycle; diets and calorie restriction; nutrition and health.
Oxygen and its reactive species: endogenous and exogenous defense systems: antioxidant food.
Xenobiotics: toxicants in food; toxic compounds produced by cooking; pesticides; drug residues; heavy metals.
Prerequisites
Acquaintance with the contents of the course in General Biochemistry (graduation course in Biological Sciences) is recommended, particularly as regards glycolysis, Krebs cycle, pentose phosphate shunt, fatty acids synthesis and degradation, ketogenesis and urea cycle. Essential knowledge of General Biochemistry will be summarized before addressing each metabolic disease. Considering the impossibility to provide a single reference textbook for the course content, attendance is strongly recommended.
Teaching form
Front lectures with powerpoint presentations; interactive lessons and discussions
Textbook and teaching resource
Leuzzi, Bellocco, Barreca “Biochimica della nutrizione” Zanichelli
• Cozzani, Dainese “Biochimica degli alimenti e della nutrizione” Piccin
Scientific papers and text will be available on the Moodle platform, as well as the slides shown during the lessons.
Semester
First semester
Assessment method
Students will be evaluated through both a written and an oral examination. The written exam will consist of 5 open questions with a length limit. The oral exam, consisting of a discussion of the written exam followed by 1 or 2 short questions, aims at assessing the students’ ability to critically discuss common features in different topics. No in itinere evaluations are scheduled.
Office hours
upon email request (paola.fusi@unimib.it)
Key information
Staff
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Paola Alessandra Fusi