Corso di laurea in Scienze Biologiche (L-13)

L'insegnamento concorre alla realizzazione degli obiettivi formativi dell'ambito morfologico-funzionale del Corso di Laurea in Scienze Biologiche. In particolare acquisiti i fondamenti della Fisiologia cellulare, lo studente dovrà essere in grado di affrontare lo studio dei sistemi e degli apparati, conoscendo i meccanismi con cui le cellule esercitano la propria funzione e, integrandosi, regolano la propria attività in base all'interazione con altri elementi dell'organismo. Le conoscenze di Fisiologia degli organi e delle loro interazioni sono necessarie per comprendere la genesi dei fenomeni fisiopatologici che conseguono all'incapacità di mantenere i processi omeostatici. L'insegnamento si propone di fornire una visione completa della Fisiologia generale, a partire dai meccanismi di funzionamento della cellula, fino alla Fisiologia integrata. Gli aspetti cellulari di cui si occupa la prima parte sono necessari per comprendere la Fisiologia degli organi e apparati che verrà affrontata nella seconda, sia dal punto di vista comparato che umano, con particolare riguardo ai meccanismi di regolazione e mantenimento della omeostasi.

Conoscenza e comprensione

 Al termine dell'Insegnamento lo studente dovrà conoscere:

• i principi di base della fisiologia cellulare
• la fisiologia d'organo e di sistema, sia dal punto di vista comparato che umano
• i meccanismi che regolano l'equilibrio interno dell'organismo

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

 Al termine dell'insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• saper evidenziare ed interpretare i parametri fisiologici relativi ai vari tipi cellulari e apparati e le conseguenze della loro alterazione
• applicare le conoscenze acquisite in attività di ricerca, sia di base che applicata, così come in attività produttive e di servizio

Autonomia di giudizio

 Alla fine di questo insegnamento lo studente saprà:

• interpretare dati sperimentali riguardanti la fisiologia sia cellulare che di apparato

Abilità comunicative

 Alla fine di questo insegnamento, lo studente sarà in grado di:

• utilizzare in modo appropriato il linguaggio scientifico, in particolare per quanto riguarda i termini della Fisiologia
• schematizzare e presentare in contesti professionali i principali meccanismi fisiologici

• Introduzione allo studio della Fisiologia. Gli ambienti intra ed extracellulare della cellula e degli organismi. Regolazione e conformità, concetto di omeostasi.
• La membrana plasmatica e gli scambi di materia ed energia fra interno ed esterno. Meccanismi di trasporto di molecole neutre e cariche: canali ionici e carriers. Struttura e funzione dei trasportatori. Trasporti attivi e passivi. Flussi di acqua. Pressione osmotica. Epiteli assorbenti e secernenti. Trasporti transepiteliali. Comunicazione intercellulare: giunzioni comunicanti, segnali paracrini e autocrini. Vie di ricezione dei segnali: tipi di recettori di membrana e relative vie di trasduzione intracellulare.
• Proprietà elettriche della membrana e fisiologia dei neuroni. Gradienti ionici ai capi della membrana plasmatica e origine dei fenomeni bioelettrici. Selettività ionica delle membrane biologiche. Circuito equivalente della membrana plasmatica. Variazioni transienti del potenziale di membrana, generazione di segnali elettrici e regolazione di funzioni cellulari.
  Elettrofisiologia cellulare. Potenziale di membrana a riposo e potenziale d'azione. Canali e correnti ioniche. Trasmissione dei segnali negli assoni. Sinapsi chimiche e elettriche. Sinapsi neuromuscolare. Sinapsi tra cellule nervose e integrazione dei segnali. Sinapsi elettriche.
• Fisiologia sensoriale: principi generali di trasduzione sensoriale. Potenziale di recettore ed adattamento. Meccanorecezione: sistema uditivo e organo dell'equilibrio, propriocettori, barocettori. Trasduzione sensoriale nei fotorecettori retinici. Sensi chimici: gusto e olfatto. recettori viscerali. Termocettori e nocicettori.
• Il muscolo: classificazione e proprietà generali dei muscoli. Aspetti microscopici della contrazione. Accoppiamento eccitamento-contrazione. Controllo dello sviluppo di forza. Tipologia delle fibre muscolari e metabolismo muscolare. Muscolo liscio e cardiaco.
• Sistema motorio. Controllo del movimento su base involontaria: principi e risposte motorie riflesse. Riflessi somatici: riflessi da sturamento (miotatico diretto; riflesso miotatico inverso); riflesso patellare; riflesso flessore e riflesso estensore crociato; riflessi posturali. Movimenti ritmici: central pattern generator. Movimento volontario: aree corticali, nuclei della base e cervelletto.
• Sistema nervoso autonomo:Definizione anatomica e funzionale della branca Simpatica e Parasimpatica; funzioni cellulari e neurotrasmettitori coinvolti; Descrizione dei meccanismi di trasduzione del segnale coinvolti nell’attivazione simpatica e parasimpatica; efferenze motorie del SNA e paragone con sistema somatico  
• Sistema circolatorio: struttura e funzione del sistema cardiocircolatorio nei vertebrati (cenni sugli invertebrati); il cuore come pompa (attività elettrica e meccanica del cuore), I vasi sanguigni e la circolazione: pressione e velocità del sangue, i capillari e gli scambi con i tessuti. Regolazione ed adattamenti del sistema cardiocircolatorio.
• Sistema respiratorio: principi generali. Meccanica della respirazione e diffusione dei gas attraverso le superfici respiratorie. Funzione respiratoria del sangue: trasporto di ossigeno e anidride carbonica, funzione tampone del sangue. Regolazione nervosa e chimica della respirazione, aggiustamenti respiratori ed attività muscolare.
• Sistema digerente: anatomia funzionale del canale alimentare, controllo della funzione gastrointestinale, motilità, secrezione e assorbimento nei diversi distretti del sistema digerente, concetti di bilancio energetico e metabolismo, evoluzione del sistema digerente.
• Funzione renale: organizzazione morfofunzionale, processi di filtrazione, assorbimento e secrezione nel nefrone, varietà delle strutture tubulari. Bilancio idrico e salino.
• Termoregolazione: stratergie termiche (pecilotermia/omeotermia - ectotermia/endotermia/eterotermia).

Programma delle esercitazioni:

1. Simulazione al computer di esperimenti sui meccanismi di trasporto di membrana
2. Esperimento di contrazione della fibra muscolare scheletrica in funzione della concentrazione di ATP e relativa analisi dei dati ottenuti
3. Simulazione della prova scritta

• Lezioni: 68 ore
• Esercitazioni: 8 ore. Frequenza obbligatoria per almeno il 75% delle ore previste
• Utilizzo della piattaforma 'Moodle' per materiale didattico, test di autoverifica, forum di discussione

In particolare, verranno utilizzate le seguenti forme d’insegnamento:

1. Lezioni frontali, e discussioni in presenza sui diversi argomenti del programma;
2. Attività Integrative:
   • Letture ed approfondimenti disponibli sulla piattaforma Moodle
   • Esercizi e test di autovalutazione disponibli sulla piattaforma Moodle;
   • Video di approfondimento su argomenti specifici che verranno messi a disposizione sulla piattaforma Moodle;

A scelta dello studente, l'esame può essere svolto in forma scritta oppure orale.

La prova scritta consiste in:

• Domande chiuse:  da 32 a 52 domande a scelta multipla (4 opzioni di risposta, di cui una sola corretta; da 0 a 0,5 pt ciascuna) e vero o falso (da 0 a 0,5 pt ciascuna); da 0 a 10 domande a completamento o trascinamento testo/schemi (da 0 a 1 pt ciascuna). Punteggio massimo raggiungibile: 26 pt.
• Domande aperte su di un argomento specifico: 2. Da 0 a 3 pt ciascuna. Punteggio massimo raggiungibile: 6 pt. Oltre al livello di preparazione generale, con queste domande si intende valutare la capacità di esporre un argomento specifico in maniera sintetica.
• La valutazione complessiva consente di raggiungere fino ad un massimo di 32 pt. Per punteggi superiori al valore di 31 verrà assegnata la lode. 
• Per la prova scritta vengono concessi 60 minuti. 
• Agli studenti/studentesse in mobilità internazionale sarà consentito rispondere alle domande aperte in lingua inglese.

La prova orale prevede 2 domande di carattere generale. Saranno valutate le capacità di comprensione dei meccanismi, di collegamento tra gli argomenti, di ragionamento, di sintesi, di chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio. Per gli studenti/studentesse in mobilità internazionale il colloquio della prova orale potrà essere svolto in lingua inglese.