La biochimica della nutrizione è una disciplina che studia i processi chimici che avvengono all'interno degli organismi viventi in relazione all'alimentazione. Essa si concentra sull'analisi dei nutrienti, sul loro metabolismo e sul loro impatto sulla salute.
Alimentazione e Nutrizione
L'alimentazione è l'atto di fornire all'organismo gli alimenti necessari per la sua sopravvivenza e il suo corretto funzionamento. Gli alimenti sono la sorgente dei nutrienti, e possono essere suddivisi in diversi gruppi.
- Alimenti come sorgente dei nutrienti
- Gruppi degli alimenti
Parametri Caratterizzanti gli Alimenti
Gli alimenti sono caratterizzati da diversi parametri, tra cui:
- Valore calorico (glucidi, lipidi, protidi)
- Indici proteici (protidi)
- Indice glicemico (glucidi)
- Indice di aterogenicità e Indice di trombogenicità (lipidi)
Nutrienti, Non-Nutrienti, Antinutrienti e Composti Tossici
Negli alimenti sono presenti diverse tipologie di composti:
- Nutrienti: sostanze essenziali per la vita e il corretto funzionamento dell'organismo.
- Non-nutrienti: composti che non hanno un valore nutrizionale significativo.
- Antinutrienti: sostanze che possono interferire con l'assorbimento dei nutrienti.
- Composti tossici: sostanze dannose per la salute.
Macronutrienti: Glucidi, Lipidi e Proteine
I glucidi, i lipidi e le proteine sono macronutrienti essenziali per l'organismo.
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Glucidi
Struttura, digestione e assorbimento dei glucidi. Fosforilazione del glucosio; le esochinasi. La glicolisi. Il destino del piruvato in assenza di ossigeno (riduzione a lattato) e in presenza di ossigeno (la decarbossilazione ossidativa). Destino del NADH citosolico: gli shuttles. La via dei pentoso fosfati. Il metabolismo del fruttosio e del galattosio . Il metabolismo del glicogeno e la sua regolazione: glicogenolisi e glicogenosintesi. La neoglucogenesi. Regolazione ormonale della glicemia: insulina e glucagone. Conseguenze dell’elevata glicemia: formazione dei polioli ed ages. L’indice glicemico ed il carico glicemico.
Lipidi
Struttura e funzione dei lipidi. Digestione ed assorbimento: le lipoproteine. Ossidazione degli acidi grassi a numero pari e dispari di carbonio. Ossidazione degli acidi grassi mono e poli insaturi. Regolazione dell’ossidazione degli acidi grassi. I corpi chetonici: struttura, sintesi e metabolismo. Biosintesi degli acidi grassi e sua regolazione. La biosintesi del colesterolo e la sua regolazione. Catabolismo del colesterolo. Metabolismo dell’etanolo. Gli ormoni che regolano il metabolismo lipidico: leptina e adiponectina. Regolazione genica del metabolismo lipidico.
Proteine
Generalità sulle proteine. Digestione ed assorbimento. Il turnover proteico. Gli aminoacidi: struttura. Il legame peptidico. Gli aminoacidi dal punto di vista nutrizionale: essenziali e non essenziali. Gli aminoacidi dal punto di vista metabolico: aminoacidi glucogenetici e cheto genetici. Il catabolismo degli aminoacidi: tossicità dell’ammoniaca e le reazioni di transaminazione. Il ciclo dell’urea. Il destino degli scheletri carboniosi. Molecole che derivano dagli aminoacidi: ormoni tiroidei, neurotrasmettitori : catecolamine, GABA, serotonina, melatonina, niacina. Tiramina. Basi puriniche e pirimidiniche.
Fabbisogni Nutrizionali
I fabbisogni nutrizionali rappresentano la quantità di nutrienti necessari per soddisfare le esigenze dell'organismo. I livelli di assunzione raccomandati dei principali nutrienti (LARN o RDA) sono basati su principi generali e aspetti epidemiologici. È importante considerare il metabolismo e il fabbisogno energetico, misurabili attraverso la calorimetria. Il fabbisogno calorico varia in base all'attività fisica.
Oltre al fabbisogno calorico, è fondamentale considerare il fabbisogno di:
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- Glucidi
- Fibre alimentari
- Proteine (con particolare attenzione agli amminoacidi essenziali)
- Lipidi (AGE)
- Vitamine
- Sali minerali
L'acqua è essenziale per la vita, e la sete è il meccanismo che regola l'assunzione di liquidi.
Metabolismo Energetico e sua Regolazione
Il metabolismo energetico è l'insieme dei processi chimici che permettono all'organismo di produrre energia. Il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa rappresentano il metabolismo terminale. L'appetito e la fame sono controllati da segnali a breve termine, come la grelina e la colecistochinina, e da ormoni come la leptina.
Il ciclo digiuno-alimentazione influenza il metabolismo, così come il digiuno prolungato e la rialimentazione. La regolazione fisiologica del metabolismo energetico è influenzata dal controllo ormonale di glicidi, lipidi e proteine. Alterazioni del metabolismo si riscontrano in patologie come diabete, obesità e dislipidemie.
Il metabolismo basale è l'energia necessaria per mantenere le funzioni vitali a riposo. Può essere calcolato attraverso diverse formule. La termogenesi indotta rappresenta l'aumento del dispendio energetico in risposta a stimoli esterni. È fondamentale considerare i livelli di attività fisica per calcolare il fabbisogno energetico totale giornaliero.
Aspetti Biochimici della Digestione e dell'Assorbimento
La biochimica della digestione e dell'assorbimento riguarda i processi attraverso cui l'organismo scompone e assorbe i nutrienti. Questo include la digestione e l'assorbimento di glucidi, lipidi e proteine, con il successivo destino metabolico dei nutrienti dopo l'assorbimento, la ripartizione tissutale e le vie metaboliche relative.
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Conoscenze e Competenze Acquisite
Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito adeguata conoscenza e comprensione relative a:
- struttura delle principali molecole di interesse alimentare (macro, micronutrienti, fibre alimentari, fitocomposti, ecc.) e dei loro ruoli nella nutrizione, nelle caratteristiche organolettiche e tecnologiche degli alimenti;
- aspetti biochimici correlati con le produzioni alimentari.
Lo studente dovrà dimostrare di aver acquisito la capacità di applicare concetti e metodologie della biochimica degli alimenti nel settore agroalimentare e nutrizionale. Dovrà raggiungere un'adeguata autonomia di giudizio, sia nel proprio ambito di lavoro che al di fuori di esso, attraverso la formazione di una solida cultura scientifica, di cui i concetti fondamentali della biochimica della nutrizione rappresentano una componente importante.
Valutazione delle Competenze
La valutazione dello studente è fatta mediante prova orale. La prova orale consiste in una discussione di circa 30 minuti finalizzata ad accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunto dallo studente sui contenuti teorici indicati dal programma.
L'esame orale consiste in tre o più domande che partono da macro-argomenti e sempre più entrano nei dettagli dell’argomento. I criteri di valutazione e i punteggi dell'esame orale sono determinati in trentesimi secondo la seguente scala:
- meno di 18: livello di competenza insufficiente. Il candidato non raggiunge nessuno dei risultati di apprendimento previsti al punto “conoscenza e capacità di comprensione”;
- 18-20: livello di competenza sufficiente. Il candidato raggiunge i risultati di apprendimento previsti al punto “conoscenza e capacità di comprensione”;
- 21-23: livello di competenza pienamente sufficiente. Il candidato raggiunge i risultati di apprendimento previsti ai punti “conoscenza e capacità di comprensione” e “conoscenza e capacità di comprensione applicate”;
- 24-26: livello di competenza buono. Il candidato raggiunge i risultati di apprendimento previsti ai punti “conoscenza e capacità di comprensione”; “conoscenza e capacità di comprensione applicate” e “autonomia di giudizio”;
- 27-29: livello di competenza molto buono. Il candidato raggiunge i risultati di apprendimento previsti ai punti “conoscenza e capacità di comprensione”; “conoscenza e capacità di comprensione applicate”; “autonomia di giudizio” e “abilità comunicative”;
- 30-30 e lode: livello di competenza eccellente.
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