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FISIOLOGIA GENERALE

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GENERAL PHYSIOLOGY

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Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN0408
Docenti
Prof. Giuseppe Alloatti (Titolare)
Prof. Maria Pia Gallo
Corso di studi
Scienze Biologiche D.M. 270
Anno
2° anno
Periodo didattico
II semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
9
SSD dell'attività didattica
BIO/09 - fisiologia
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Lezioni facoltative e esercitazioni obbligatorie
Tipologia d'esame
Scritto
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

Acquisiti i fondamenti della Fisiologia cellulare, l’allievo 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. Il corso 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.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Alla fine del corso lo studente deve avere acquisito una visione generale dei meccanismi fisiologici, dal livello molecolare-cellulare fino a quello degli organi e dei sistemi. In particolare dovrà conoscere i meccanismi di regolazione che consentono ai diversi sistemi di lavorare in maniera coordinata all'interno dell'organismo, mantenendone lo stato di salute .

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Modalità di insegnamento

Il corso consiste di lezioni teoriche per un totale di 68 ore e di esercitazioni basate su simulazioni al computer o prove pratiche in laboratorio per un totale di 8 ore

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Modalità di verifica dell'apprendimento

A scelta dello studente, l'esame può essere svolto in forma scritta oppure orale. Nel primo caso, la prova consiste in 36 domande a scelta multipla (4 risposte, di cui una giusta) su tutti gli argomenti trattati nel corso, più due domande aperte su di un argomento specifico. Oltre al livello di preparazione generale, con queste domande si intende valutare la capacità di esporre un argomento specifico in maniera approfondita. Per la prova scritta vengono concessi 90 minuti. Ogni risposta giusta vale 0.5 punti, la risposta sbagliata 0. Le risposte alle domande aperte vengono valutate fino ad un punteggio che consenta di attribuire la lode (voto>30) a chi ha risposto in maniera corretta a tutte le domande a scelta multipla e in maniera esemplare a quelle aperte.

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Programma


La fisiologia: le scale e gli ambiti. Gli ambienti intra ed extracellulare della cellula e degli organismi. 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. La comunicazione cellulare.
Leggi della diffusione e dell’elettrodiffusione. 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 nervoso. Controllo del movimento su base involontaria: riflessi spinali. Movimento volontario: aree corticali, nuclei della base e cervelletto. Funzioni superiori dell'encefalo: EEG, sonno e veglia, memoria e linguaggio. Aree limbiche, istinti ed emozioni. Ipotalamo e funzioni vegetative. Sistema nervoso autonomo I liquidi circolanti: funzioni della parte liquida e cellulare del sangue
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.
Regolazione osmotica della cellula e degli organismi nel loro ambiente. Funzione renale: organizzazione morfofunzionale, processi di filtrazione, assorbimento e secrezione nel nefrone, varietà delle strutture tubulari. Bilancio idrico e salino.
General concepts and principles of physiology. Intra- and extracellular fluids composition and adaptations to the external environment. Homeostasis. Plasma membrane: energy and materials transports across cell membrane; how charged or uncharged molecules are transported: ionic channels and carriers. Structure and function of membrane transporters. Active and passive mechanisms. Water movements. Osmotic pressure. Transports across epithelia. The laws of diffusion and electrodiffusion. Ionic gradients across plasma membrane and the origin of bioelectric phenomena. Resting membrane potential. Ionic selectivity of biological membranes. Transient variations of membrane potential, generation of electrical signals and effects on cell functions. Cell communication: how chemical messangers work. Calcium ion as intracellular messanger. Nervous system: general principles, from the ganglion to cephalization. Neurons and nervous signals: cell excitation, synapsis and neuronal integration. Signal processing and general principles of neuronal networks: convergence and divergence, inhibitory and excitatory interneurons in feedback/forward pathways. Transmission along the axon. Sensory physiology: general principles of sensory transduction. Electrical events in receptors, coding and adaptation. Mechanoreceptors: hearing and equilibrium, proprioception, baroceptors. Sensory transduction in photoreceptors. Chemical senses: smell and taste, visceral receptors. Temperature and pain receptors. Muscle physiology. The skeletal muscle in vertebrates: molecular basis of contraction. Calcium release from sarcoplasmic reticulum and excitation-contraction coupling. Mechanical events in muscle contraction. Muscle contraction regulation in the different types of muscle fibers (skeletal, smooth and cardiac muscle). Control of motor activity. Cerebral cortex, reticular activating system and the electrical activity of the brain (EEG). Higher functions of the nervous system: conditioned reflexes, learning and memory. Central regulation of vegetative functions: hypothalamus, autonomic nervous system and endocrine system. Circulating body fluids: their composition and functions of plasma and blood cells. Circulatory system. Structure and functions of the heart and circulatory system in vertebrates. The heart as a pump (electrical and mechanical activities of the heart). Blood vessels and circulation: pressure and velocity of blood, the capillaries and equilibration with interstitial fluid. Regulatory mechanisms and adaptations of the heart and circulatory system. Respiration: general principles, structure and functions of air passages and respiratory surfaces; the effect of environment of respiration and comparative physiology of respiration. Mechanics of respiration and gas exchanges. Gas transport between the lungs and tissues: structure and function of hemoglobin, the transport of carbon dioxide and the blood as a buffer. Regulation of the respiration: neural and chemical control of the breathing, respiratory adjustments during exercise. Digestion: structure and functions of the gastrointestinal system, regulation of the gastrointestinal function, motility, the processes of secretion and absorption in the different tracts of digestive system: The basis of energy balance and metabolism, evolution of digestive system Regulation of extracellular fluid tonicity at the cell level and adaptations to different environments. Urea, uric acid, ammonia and other nitrogen products. Renal function: functional anatomy of the kidney, glomerular filtration, tubular processes of absorption and secretion, comparative properties of the nephron, water balance.

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Testi consigliati e bibliografia


Stanfield & Germann: Fisiologia, EdiSes, Napoli, 2009
D'Angelo & Perez (a cura di) Fisiologia Edi-Ermes, Milano, 2011
Hill, Wyse, Anderson: Fisiologia Animale. Zanichelli, Bologna, 2006

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Note

Curriculum Cellulare Biomolecolare, Ecologico Ambientale, Tecnico Analitico

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Ultimo aggiornamento: 13/05/2015 09:38
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