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Oggetto:
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FISIOLOGIA GENERALE

Oggetto:

GENERAL PHYSIOLOGY

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
MFN0408
Docenti
Prof. Maria Pia Gallo (Titolare)
Prof. Alessandra Fiorio Pla (Titolare)
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
Prerequisiti
Lo studente dovrà essere in possesso delle nozioni di base di Chimica Generale ed Organica, Fisica, Biochimica e di Biologia della Cellula e dei Tessuti.
The student would be familiar with general principles of General and Organic Chemistry, Physics, Biochemistry and Cellular and Tissue Biology.
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Sommario del corso

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Obiettivi formativi

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.

The course contributes to the realization of the training objectives of the Biological Sciences Study Course concerning the morphological-functional area. In particular, once acquired basic principles of cellular physiology, the student will be able to understand the physiology of organs and systems, moving from the cellular to tissue, organ and whole organism level. The knowledge of organ and integrative physiology is essential to understand pathophysiological mechanisms resulting from loss of homeostasis. This course aims to supply an overview of General Physiology, from cellular to integrative level. The cellular level explained in the first part of the Course is required to understand organ physiology, both human and animal, in particular respect to the regulation and preservation of homeostasis.

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Risultati dell'apprendimento attesi

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

Knowledge & understanding

 

At the end of the course, the student will have to know:

  • the general principles of cellular physiology
  • organ and system physiology, both comparative and human
  • the mechanisms of internal homeostasis regulation

 

Applying knowledge & understanding

 

At the end of the course the student will be able to:

  • recognize and understand physiological parameters of the different cellular types and organs and the outcomes of their alteration
  • apply the acquired knowledges in the research field, both general and applied, and in the production area

 

Making judgements

 

At the end of this teaching, the student will be able to:

  • interpret experimental data in both cellular and organ physiology

 

Communications skills

 

At the end of this teaching, the student will be able to:

  • utilize properly scientific language, in particular respect to physiological terms
  • outline and show in a professional context the main physiological mechanisms
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Modalità di insegnamento

L'insegnamento 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. Per quanto riguarda la parte dedicata ad esercitazioni e prove pratiche è obbligatoria la frequenza ad almeno il 75% delle ore previste. 
The Course consists of 68 hours of frontal lectures  + 8 hours of practice exercises (computer simulations and laboratory work). It is necessary to attend at least 75% of time assigned to practice exercises

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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 40 domande a scelta multipla (4 risposte, di cui una giusta) su tutti gli argomenti trattati nel corso, più 4 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 sintetica. Per la prova scritta vengono concessi 60 minuti. Nelle domande a scelta multipla ogni risposta giusta vale 0.5 punti, la risposta sbagliata 0. Le risposte alle domande aperte vengono valutate da 0 a 3 punti ciascuna, in modo da permettere allo studente il raggiungimento del 30 lode qualora tutte le risposte alle domande a scelta multipla risultino corrette e tutte le risposte alle domande aperte siano ottime.
The student can opt for written or oral test. Written test consist in 40 multiple-choice quizzes (4 answers with only 1 correct answer), concerning all the topics of the Course, + 4 open questions concerning specific themes. The answers to the open questions could allow the teacher to evaluate not only the general skills, but also the ability to explain briefly a specific theme. Written test lasts 60 min. Each correct multiple-choice quiz counts 0,5 pt, each incorrect quiz counts 0. Open questions count from 0 to 3 each, to allow the student the achievement of "30 cum laude" if all multiple-choice quizzes are corrected and open questions are laudable.

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Programma

  • 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 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.
  • Funzione renale: organizzazione morfofunzionale, processi di filtrazione, assorbimento e secrezione nel nefrone, varietà delle strutture tubulari. Bilancio idrico e salino.

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

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  • 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. Cell communication: how chemical messangers work.
  • Electric properties of plasma membrane and physiology of neurons. Resting membrane potential. Ionic selectivity of biological membranes. Transient variations of membrane potential, generation of electrical signals and effects on cell functions. 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).
  • Brain physiology. Control of motor activity, spinal reflexes. 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.
  • Respiratory physiology: 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
  • Renal physiology. Functional anatomy of the kidney, glomerular filtration, tubular processes of absorption and secretion, comparative properties of the nephron, water-salts balance.

Program of Laboratory:

  1. Computer simulation of membrane transport experiments
  2. Skeletal muscle contraction experiments with different ATP concentrations and data analysis
  3. Written test simulation
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Testi consigliati e bibliografia

DU Silverthorn: Fisiologia umana - Un approccio integrato, Pearson, 7/Ed
CL Stanfield: Fisiologia, EdiSes, 2017

CD Moyes, PM Schulte: Principles of animal physiology, Pearson, 3/Ed, 2016

DU Silverthorn: Fisiologia umana - Un approccio integrato, Pearson, 7/Ed
CL Stanfield: Fisiologia, EdiSes, 2017

CD Moyes, PM Schulte: Principles of animal physiology, Pearson, 3/Ed, 2016

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Orario lezioni

Nota: Consultare la tabella degli orari pubblicata sull'apposita pagina.

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Note

Curriculum Cellulare Biomolecolare, Ecologico Ambientale, Tecnico Analitico

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Ultimo aggiornamento: 25/02/2019 12:45
Location: https://biologia.campusnet.unito.it/robots.html
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