Obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti una conoscenza approfondita sui meccanismi molecolari alla base degli adattamenti indotti dalle diverse tipologie d’esercizio e di allenamento. Saranno descritte le principali tecniche di biologia molecolare utilizzate per lo studio delle interazioni tra geni e ambiente sul metabolismo dell'esercizio fisico e dell’espressione genica e proteica muscolare. Particolare attenzione sarà rivolta agli aspetti molecolari legati alla performance sportiva.

STRUTTUTA DELLE MACROMOLECOLE

La struttura degli acidi nucleici

-  composizione e struttura DNA

-  struttura e versatilità dell’RNA

La struttura delle proteine

-  la composizione delle proteine

-  dalla sequenza amminoacidica alla struttura tridimensionale

-  gli enzimi: proteine catalizzatrici

MANTENIMENTO DEL GENOMA

Struttura del genoma, cromatina e nucleosomi

-  -la sequenza del genoma e la diversità cromosomica

-  -la replicazione del DNA

-  -mutabilità e riparazione del DNA

ESPRESSIONE DEL GENOMA

I meccanismi della trascrizione

-  RNA polimerasi e ciclo della trascrizione

-  lo splicing dell’RNA

-  la regolazione della trascrizione

-  gli RNA regolatori

I meccanismi della traduzione

-  l’RNA messaggero

-  il codice genetico

-  gli RNA transfer

-  il ribosoma

-  la regolazione della traduzione

INTRODUZIONE ALLA BIOLOGIA MOLECOLARE DELL'ESERCIZIO

La biologia molecolare applicata all’esercizio fisico e allo sport

-  brevi cenni storici

-  sport e genetica dell’esercizio

-  i modelli animali

Le metodiche utilizzate nella biologia molecolare dell’esercizio fisico

-  isolamento del DNA e analisi genetiche

-  la reazione a catena della polimerasi (PCR)

-  la biopsia muscolare

-  isolamento e analisi degli acidi nucleici dalla biopsia muscolare

-  isolamento e analisi delle proteine dalla biopsia muscolare

-  i modelli cellulari muscolari

GENETICA E SPORT

Ereditarietà dei tratti legati alla performance sportiva

-  nature (genetica) versus nurture (ambiente)

-  la variabilità dei tratti legati all’esercizio e sport

-  come stimare l’ereditabilità

-  confronto del genoma individuale con quello di riferimento

-  varianti del DNA associate alla performance sportiva

-  i test genetici

-  le terapia genica e il doping genetico

Tratti genetici associati alla forza e massa muscolare

-  variazione della forza e massa muscolare nella popolazione

-  ereditabilità della forza e massa muscolare

-  i modelli transgenici di topo per lo studio dei geni legati allo sviluppo della forza e massa muscolare

-  principali polimorfismi genetici associati allo sviluppo della forza e massa muscolare

Tratti genetici associati all’endurance

-  la capacità di endurance: un tratto poligenetico

-  ereditabilità della Vo2max, del miglioramento della Vo2max e del tipo di fibra muscolare

-  i modelli transgenici di topo per lo studio dei geni legati all’endurance

-  principali polimorfismi genetici associati all’endurance

Principali modifiche epigenetiche legate alla performance sportiva

-  regolazioni epigenetiche in acuto e in cronico degli sport di endurance

-  regolazioni epigenetiche in acuto e in cronico degli sport di forza

LE VIE DI SEGNALAZIONE INTRACELLULARI E ADATTAMENTI MUSCOLARI ALL'ESERCIZIO

La natura dall’esercizio e le differenti risposte molecolari

-  step 1: i segnali molecolari

-  step 2: i sensori

-  step 3: la trasduzione del segnale

-  step 4: gli effettori

-  l’integrazione tra le diverse vie di segnalazione e il potenziale effetto interferente

-  i mimetici dell’esercizio

ADATTAMENTI MOLECOLARI ASSOCIATI ALLE VARIE TIPOLOGIE D'ESERCIZIO

Adattamenti molecolari nell’esercizio di forza

-  via di mTORC1, fattori di crescita e amminoacidi negli adattamenti indotti dagli esercizi di forza

-  la miostatina

-  le cellule satelliti nello sviluppo e riparo muscolare

Adattamenti molecolari nell’esercizio di endurance

-  segnali coinvolti nelle risposte cardiovascolari

-  regolazione della plasticità muscolare

-  il PGC-1α e le vie di trasduzione del segnale negli esercizi di endurance

-  l’mtDNA

BIOLOGIA MOLECOLARE E NUTRIZIONE NELLO SPORT

Carboidrati

-  uptake del glucosio e riserve di glicogeno in risposta all’ingestione di carboidrati

-  utilizzo del glucosio durante l’esercizio

-  utilizzo del glucosio nel post-esercizio e ripristino delle riserve di glicogeno

Lipidi e adattamento lipidico

-  fasi dell’adattamento lipidico

-  modifiche molecolari indotte dall’adattamento lipidico

Amminoacidi e proteine

-  regolazione del turnover proteico

-  utilizzo di amminoacidi e sintesi proteica

-  la leucina

-  l’integrazione con proteine negli sport di forza

-  l’integrazione con proteine negli sport di enduranc

No

Lo studente dovrà avere padronanza dei concetti di base relativi alla biologia molecolare e delle attuali conoscenze degli aspetti genetici e delle modifiche dell’espressione genica indotte dalle varie tipologie d’esercizio e allenamento.

Lo studente dovrà essere in grado di rielaborare quanto studiato e di approfondire le proprie conoscenze in maniera critica. A questo proposito il docente fornirà oltre alle indicazioni sui testi e sul materiale didattico indicazioni per reperire altro materiale per lo studio come articoli scientifici e presentazioni in congressi internazionali sugli argomenti trattati durante il corso.

Lo studente dovrà progressivamente acquisire la capacità di affinare e approfondire le proprie conoscenze anche attraverso la trasformazione delle conoscenze apprese in proposte operative innovative e originali.

Lo studente dovrà acquisire un'autonomia di giudizio, uno spiccato senso critico e una maturità tale da permettergli di leggere ed esporre le proprie conoscenze utilizzando un linguaggio chiaro e compiuto.

Il materiale didattico predisposto dalla/dal docente in aggiunta ai testi consigliati (come ad esempio diapositive, dispense, esercizi, bibliografia) e le comunicazioni della/del docente specifiche per l'insegnamento sono reperibili all'interno della piattaforma Moodle › blended.uniurb.it

non sono previste attività a supporto della didattica

Modalità didattiche

lezioni frontali

Didattica innovativa

Saranno proposti approfondimenti da poter svolgere individualmente e in gruppo su tematiche specifiche del corso. Gli studenti avranno a disposizione pubblicazioni scientifiche, seminari e presentazioni in congressi nazionali e internazionali all'interno della piattaforma Moodle di Ateneo. Questo materiale servirà per sviluppare brevi presentazioni anche attraverso l'utilizzando la pratica della "flipped lesson" (lezione capovolta) e "dibattito"

Obblighi

Non è previsto l'obbligo di fequenza

Testi di studio

-Titolo: Fondamenti di biologia molecolare, Lizabeth A. Allison. Seconda edizione italiana condotta sulla terza edizione americana A cura di Daniela Taverna. Anno pubblicazione 2023

-Titolo: Molecular Exercise Physiology: an Introduction; Autori: Adam P Sharples, Henning Wackerhage, James P Morton, Henning Wackerhage; Secon Edition. New York, NY: Routledge, Taylor and Francis 2022.

-Slides e altro materiale didattico sono reperibili sulla piattaforma moodle

Modalità di
accertamento

Esame orale costituito da un colloquio volto a verificare l’adeguatezza della conoscenza e le competenze degli argomenti trattati durante il corso valutati utilizzando la griglia di valutazione condivisa durante il corso.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.

Modalità didattiche

Il programma e il materiale didattico sono i medesimi, sia per gli studenti frequentanti che per quelli non frequentanti

Obblighi

Non è previsto l'obbligo di fequenza

Testi di studio

-Titolo: Biologia molecolare del gene; Autori: Alexander Gann, James D. Watson, Tania A. Baker, Stephen P. Bell, Michael Levine, Richard Losick; Curatore: P. Plevani; Editore: Zanichelli; Anno pubblicazione: 2022

-Titolo: Molecular Exercise Physiology: an Introduction; Autori: Adam P Sharples, Henning Wackerhage, James P Morton, Henning Wackerhage; Secon Edition. New York, NY: Routledge, Taylor and Francis 2022.

-Slides e altro materiale didattico sono reperibili sulla piattaforma moodle

Modalità di
accertamento

Esame orale costituito da un colloquio volto a verificare l’adeguatezza della conoscenza e le competenze degli argomenti trattati durante il corso valutati utilizzando la griglia di valutazione condivisa durante il corso.

Disabilità e DSA

Le studentesse e gli studenti che hanno registrato la certificazione di disabilità o la certificazione di DSA presso l'Ufficio Inclusione e diritto allo studio, possono chiedere di utilizzare le mappe concettuali (per parole chiave) durante la prova di esame.

A tal fine, è necessario inviare le mappe, due settimane prima dell’appello di esame, alla o al docente del corso, che ne verificherà la coerenza con le indicazioni delle linee guida di ateneo e potrà chiederne la modifica.