Scheda programma d'esame
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA NUTRIZIONE
CHIARA GIACOMELLI
Anno accademico2018/19
CdSSCIENZE DELLA NUTRIZIONE UMANA
Codice384EE
CFU9
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE DELLA NUTRIZIONEBIO/10LEZIONI63
SIMONA DANIELE unimap
CHIARA GIACOMELLI unimap
MARIA LETIZIA TRINCAVELLI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Integrare le conoscenze di biochimica e biologia molecolare acquisite precedentemente. Fornire le conoscenze necessarie a comprendere l’impatto nutrizionale di alimenti, con riferimento alle materie prime e ai processi di trasformazione. Fornire una visione d'insieme dei principali processi biochimici alla base di: digestione, assorbimento, distribuzione ed elaborazione dei nutrienti, specializzazione metabolica di organi e tessuti, regolazione del metabolismo e gestione delle riserve energetiche dell'organismo.
Acquisire conoscenze approfondite sui meccanismi molecolari implicati nel controllo dell’espressione genica nell’uomo con particolare riferimento all'epigenetica e la sua relazione con il comportamento alimentare e patologie metaboliche multifattoriali.

Knowledge

Fill the gaps of Biochemistry and Molecular Biology providing the knowledge necessary to understand the nutritional impact of food, with reference to the raw materials and thier biochemical processes of transformation. Provide an overview of the main biochemical processes underlying: digestion, recruitment, distribution and processing of nutrients, metabolic specialization of organs and tissues,
metabolic regulation and management of energy reserves of the organism.

Developing a modern vision of the biochemistry of nutrition through the understanding of the
metabolism control and fine regulation of enzyme activity, signal transduction principles,
control of gene expression at a transcriptional or post- transcriptional level, also in relation to pathological states.

Modalità di verifica delle conoscenze

Il docente verificherà l'apprendimento degli obiettivi intermedi durante lo svolgimento del Corso, attraverso un dialogo diretto con gli studenti sugli argomenti trattati a lezione, e attraverso prove in itinere.

 

Assessment criteria of knowledge

The student will be monitored  for his/her ability to discuss the main course contents through periodic written tests performed during the course and through a direct dialogue. 

Capacità

Lo studente acquisirà le capacità di comprendere criticamente l'impatto dell'alimentazione sui processi metabolici cellulari e sulle modificazioni epigenetiche, e il loro potenziale coinvolgimento in patologie metaboliche.

Skills

The student will acquire the ability to critically understand the impact of nutrition on cellular metabolic processes and epigenetic modifications and their potential involvement in metabolic pathologies.

Modalità di verifica delle capacità

Durante le lezioni sarà valutata la capacita' degli studenti di acquisire criticamente le nozioni esposte dal docente invitandoli anche a rispondere a test a risposta multipla inerenti gli argomenti trattati nel corso.

Assessment criteria of skills

During the lessons  the ability of the students to critically acquire the concepts presented by the teacher will be assessed inviting them to respond to multiple choice tests related to the topics covered in the course.

Comportamenti

Lo studente dovrà partecipare alle lezioni frontali in modo attivo con osservazioni e domande.

Behaviors

The student must actively participate in frontal lessons with observations and questions.

Modalità di verifica dei comportamenti

Durante le lezioni sarà valutata la capacita' degli studenti di acquisire criticamente le nozioni esposte dal docente. Durante gli esami saranno valutate le capacita' dello studente di rispondere in maniera sintetica e mirata alle domande proposte, che potranno essere articolate sia come domande a risposta multipla che come domande aperte.

Assessment criteria of behaviors

During the lessons, the ability of the students to critically acquire the notions presented by the teacher will be evaluated. During the examinations, the students' ability to respond in a synthetic way to the proposed questions will be evaluated by the means of multiple-choice questions or open questions.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conoscenze di base di Biochimica e Biologia Molecolare.

Prerequisites

Basic knowledge of Biochemistry and Molecular Biology.

Indicazioni metodologiche

Si consiglia allo studente di elaborare e apprendere gradualmente i concetti esposti a lezione durante l'arco del semestre usufruendo sia del materiale didattico elettronico fornito dal docente che attraverso la consultazione di uno dei libri di testo consigliati.

 

Teaching methods

It is recommended that the student gradually develops and learns the concepts covered during the semester using both the electronic material provided by the teacher and by consulting one of the suggested text-books.

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Biochimica della Nutrizione

-Concetti generali sul metabolismo. Il fabbisogno energetico e il valore energetico degli alimenti. Ripartizioone dell'utilizzo dell'energia: metabolismo basale, attività fisica e termogenesi indotta da alimenti.

-Centri di regolazione della fame e della sazietà, omeostasi del peso corporeo.

- Gli alimenti e i principi nutritivi:  utilizzazione dei principi nutritivi contenuti negli alimenti. Funzione degli alimenti: alimenti plastici, energetici, regolatori e protettivi.

- Vitamine idrosolubili e liposolubili, (struttura, cenni alla sintesi e funzioni).  I sali minerali: classificazione di micro e macro-nutrienti. Ferro: meccanismi di trasporto, assorbimento e deposito. Il dosaggio del ferro nella diagnostica di laboratorio.

- Il metabolismo dei macronutrienti (carboidrati, proteine, acidi grassi, colesterolo) in chiave nutrizionale:

Carboidrati, idrolisi dell’amido, digestione di oligosaccaridi e disaccaridi, assorbimento, trasporto di glucosio nelle cellule, vie metaboliche implicate nel metabolismo del glucosio (glicolisi, glicogenosintesi, gluconeogenesi), metabolismo dei principali zuccheri dell’alimentazione.

Lipidi, digestione, assorbimento, trasporto plasmatico, lipoproteine plasmatiche, struttura dei principali lipidi e relative funzioni. Utilizzazione metabolica degli acidi grassi: beta ossidazione, biosintesi, metabolismo dei corpi chetonici e controllo ormonale. Eicosanoidi, glicerofosfolipidi e sfingolipidi: struttura, funzione e cenni alle vie biosintetiche. Colesterolo e suo metabolismo. I lipidi alimentari.

Proteine, digestione, assorbimento. Reazioni di metabolizzazione degli aminoacidi: transaminazione, deaminazione ossidativa, decarbossilazione e deaminazione non ossidativa, ciclo dell'urea. Fabbisogno proteico e bilancio di azoto. Valore nutrizionale delle proteine. Utilizzo delle proteine per la sintesi di composti azotati non proteici.

- Integrazioni e interrelazioni metaboliche correlate ai ritmi alimentazione/digiuno.

Biologia Molecolare della Nutrizione (3 CFU)

-Introduzione del concetto di epigenetica e dei principali meccanismi epigenetici: la metilazione del DNA, le modificazioni istoniche, l’espressione di microRNA.

-Richiami alla struttura primaria e secondaria del DNA.

-Il rimodellamento della cromatina come meccanismo di regolazione epigenetica. Diversi livelli strutturali della cromatina, la cromatina come regolatore dell’espressione genica; i complessi di rimodellamento della cromatina ATP-dipendenti; le modificazioni post traduzionali degli istoni; ipotesi dell’esistenza di un codice istonico.

-La metilazione del DNA come meccanismo epigenetico: distribuzione nei diversi organismi; tecniche per la sua analisi e distribuzione; enzimi coinvolti nella specificazione del pattern di metilazione nei mammiferi; patologie connesse a difetti nella metilazione del DNA.

-Gli RNA non codificanti come nuovi regolatori dell’espressione genica. Patologie connesse agli RNA non codificanti.

-Epigenetica e comportamento alimentare. Meccanismi molecolari di regimi alimentari (restrizione calorica, dieta dei corpi chetonici..) e nutrienti su prevenzione e regressione di sindromi metaboliche e patologie neurodegenerative.

-Definizione di polimorfismi. Esempi di polimorfismi genici associati a obesità e diabete. Analisi dei polimorfismi genici. Principi della PCR e real-time PCR: tecniche ed analisi dei dati.

Syllabus

Biochemistry of Nutrition (6 CFU)

- General concepts on metabolism. The energy needs and the food energy value. Energy utilization: basal metabolic rate, physical activity and food-induced thermogenesis.

- Centers of regulation of hunger and satiety, homeostasis of body weight.

- Food and nutritive principles: use of the nutritive principles contained in food. Food function: plastic, energetic, regulatory and protective foods.

- Water-soluble and liposoluble vitamins, (structure, synthesis and functions). Mineral salts: classification of micro and macro-nutrients. Iron: transport, absorption and storage mechanisms. The determination of iron in laboratory diagnostics.

- The metabolism of macronutrients (carbohydrates, proteins, fatty acids, cholesterol) from a nutritional point of view:

Carbohydrates, hydrolysis of starch, oligosaccharides and disaccharides digestion, absorption, cellular glucose transport, metabolic pathways involved in glucose metabolism (glycolysis, glycogenosynthesis, gluconeogenesis), metabolism of the main food sugars.

Lipids, digestion, absorption, plasma transport, plasma lipoproteins, structure of the main lipids and their functions. Metabolic use of fatty acids: beta-oxidation, biosynthesis, metabolism of ketone bodies and hormonal control. Eicosanoids, glycerophospholipids and sphingolipids: structure, function and biosynthetic pathways. Cholesterol and its metabolism.

Protein, digestion, absorption. Reactions of amino acid metabolism: transamination, oxidative deamination, decarboxylation and non-oxidative deamination, urea cycle. Protein requirement and nitrogen balance. Nutritional value of proteins. Use of proteins for the synthesis of non-protein nitrogen compounds.

- The ethanol metabolism: nutritional value of alcoholic beverages and nerves.

- Metabolic integrations and interrelationships related to feeding / fasting rhythms. Organ metabolism. Metabolic syndrome

Molecular Biology of Nutrition (3 CFU)

-Introduction of the concept of epigenetics and of the main epigenetic mechanisms: DNA methylation, histone modifications, microRNA expression. -Mentions to primary and secondary DNA structure. -The remodeling of chromatin as a mechanism of epigenetic regulation. Structural levels of chromatin, chromatin as a regulator of gene expression; the ATP-dependent chromatin remodeling complexes; post-translational modifications of histones; hypothesis of the existence of an histone code. - DNA methylation as an epigenetic mechanism: distribution in different organisms; techniques for its analysis and distribution; enzymes involved in the specification of the methylation pattern in mammals; pathologies connected to defects in DNA methylation. - Non-coding RNAs as new regulators of gene expression. Pathologies related to non-coding RNAs. -Epigenetics and alimentary behavior. Molecular mechanisms of alimentary regimes (caloric restriction, diet of ketone bodies ...) and nutrients on prevention and regression of metabolic syndromes and neurodegenerative pathologies. -Definition of polymorphisms. Examples of gene polymorphisms associated with obesity and diabetes. Analysis of gene polymorphisms. Principles of PCR and real-time PCR: techniques and data analysis.

Bibliografia e materiale didattico

Il docente fornirà agli studenti durante il corso il materiale elettronico utilizzato a lezione (pacchetto di slides) che lo studente dovrà utilizzare per focalizzare e selezionare gli argomenti di studio.

Per la preparazione all'esame (Biochimica della nutrizione) si consigliano i seguenti libri di testo:

-Biochimica degli alimenti e della nutrizione. Cozzani - Dainese. Ed Piccin

-Biochimica della Nutrizione. Leuzzi, Bellocco, Barreca. Ed Zanichelli

-Basi molecolari della nutrizione. Arienti. Ed Piccin

Per Biologia Molecolare della Nutrizione: 

dal sito https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, si consiglia la consultazione dei seguenti articoli scientifici: 

1: Warren JS, Oka SI, Zablocki D, Sadoshima J. Metabolic reprogramming via PPARα

signaling in cardiac hypertrophy and failure: From metabolomics to epigenetics.

Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017 Sep 1;313(3):H584-H596. doi:

10.1152/ajpheart.00103.2017. Epub 2017 Jun 23. Review. PubMed PMID: 28646024.

 

 

2: Bansal A, Pinney SE. DNA methylation and its role in the pathogenesis of

diabetes. Pediatr Diabetes. 2017 May;18(3):167-177. doi: 10.1111/pedi.12521.

Review. PubMed PMID: 28401680; PubMed Central PMCID: PMC5394941.

 

 

3: Xu W, Wang F, Yu Z, Xin F. Epigenetics and Cellular Metabolism. Genet

Epigenet. 2016 Sep 25;8:43-51. eCollection 2016. Review. PubMed PMID: 27695375;

PubMed Central PMCID: PMC5038610.

 

 

4: Godfrey KM, Costello PM, Lillycrop KA. Development, Epigenetics and Metabolic

Programming. Nestle Nutr Inst Workshop Ser. 2016;85:71-80. doi:

10.1159/000439488. Epub 2016 Apr 18. Review. PubMed PMID: 27088334; PubMed

Central PMCID: PMC4880042.

 

5: Kubota T. Epigenetic alterations induced by environmental stress associated

with metabolic and neurodevelopmental disorders. Environ Epigenet. 2016 Aug

8;2(3):dvw017. doi: 10.1093/eep/dvw017. eCollection 2016 Aug. Review. PubMed

PMID: 29492297; PubMed Central PMCID: PMC5804531.

 

 

6: Xu W, Wang F, Yu Z, Xin F. Epigenetics and Cellular Metabolism. Genet

Epigenet. 2016 Sep 25;8:43-51. eCollection 2016. Review. PubMed PMID: 27695375;

PubMed Central PMCID: PMC5038610.

 

 

Bibliography

The teacher will provide electronic material (slides package) during the course that the student must use to focus and select the topics of study.

For the exam preparation, we recommend the following textbooks:

-Biochimica degli alimenti e della nutrizione. Cozzani - Dainese. Ed Piccin

-Biochimica della Nutrizione. Leuzzi, Bellocco, Barreca. Ed Zanichelli

-Basi molecolari della nutrizione. Arienti. Ed Piccin

Molecular Biology of Nutrition: from the website https://www.ncbi.nlm.nih.gov/, the following scientific papers: 

1: Warren JS, Oka SI, Zablocki D, Sadoshima J. Metabolic reprogramming via PPARα

signaling in cardiac hypertrophy and failure: From metabolomics to epigenetics.

Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2017 Sep 1;313(3):H584-H596. doi:

10.1152/ajpheart.00103.2017. Epub 2017 Jun 23. Review. PubMed PMID: 28646024.

 

 

2: Bansal A, Pinney SE. DNA methylation and its role in the pathogenesis of

diabetes. Pediatr Diabetes. 2017 May;18(3):167-177. doi: 10.1111/pedi.12521.

Review. PubMed PMID: 28401680; PubMed Central PMCID: PMC5394941.

 

 

3: Xu W, Wang F, Yu Z, Xin F. Epigenetics and Cellular Metabolism. Genet

Epigenet. 2016 Sep 25;8:43-51. eCollection 2016. Review. PubMed PMID: 27695375;

PubMed Central PMCID: PMC5038610.

 

 

4: Godfrey KM, Costello PM, Lillycrop KA. Development, Epigenetics and Metabolic

Programming. Nestle Nutr Inst Workshop Ser. 2016;85:71-80. doi:

10.1159/000439488. Epub 2016 Apr 18. Review. PubMed PMID: 27088334; PubMed

Central PMCID: PMC4880042.

 

5: Kubota T. Epigenetic alterations induced by environmental stress associated

with metabolic and neurodevelopmental disorders. Environ Epigenet. 2016 Aug

8;2(3):dvw017. doi: 10.1093/eep/dvw017. eCollection 2016 Aug. Review. PubMed

PMID: 29492297; PubMed Central PMCID: PMC5804531.

 

 

6: Xu W, Wang F, Yu Z, Xin F. Epigenetics and Cellular Metabolism. Genet

Epigenet. 2016 Sep 25;8:43-51. eCollection 2016. Review. PubMed PMID: 27695375;

PubMed Central PMCID: PMC5038610.

 

 

Indicazioni per non frequentanti

 Per gli studenti non frequentanti si consiglia di consultare il registro delle lezioni reperibile sul sito unimap al fine di selezionare gli argomenti trattati a lezione.

Non-attending students info

For non-attending students, it is advisable to consult the lesson program on the unimap site in order to select the topics discussed in the lesson.

Modalità d'esame

L’esame finale sarà diluito tramite prove in itinere proposte per entrambi i moduli di Biochimica e Biologia molecolare. Per gli studenti che abbiano sostenuto positivamente tale prova, l’esame di profitto sarà costituito da uno scrutinio condotto dalla commissione sulla base dei risultati ottenuti. Altrimenti l’esame sarà svolto come prova scritta nelle date di esame prestabilite.

 

Assessment methods

The final exam will be diluted through in itinere tests for both modules of Biochemistry and Molecular Biology. For students who have passed this test, the final exam will be a grading meeting by the committee based on the obtained results. Otherwise, the exam will be completed as a written test on the pre-defined exam dates.

Ultimo aggiornamento 26/09/2018 11:04