Scienze Biologiche

1. Membrane cellulari e trasporto transmembrana di soluti e acqua. Compartimenti cellulari. Specializzazione della membrana plasmatica: rapporti cellula-cellula e cellula-ambiente (giunzione e canali); riconoscimento di materiali endogeni ed esogeni (recettori). Permeabilità della membrana: diffusione passiva e legge di Fick. Osmosi e pressione osmotica. Osmolarità e tonicità. Proprietà osmotiche delle cellule. Trasporto trans-membrana mediato da proteine: trasporto facilitato, trasporto attivo primario e trasporto attivo secondario. Proprietà strutturali e funzionali dei canali ionici. Trasporto attraverso gli epiteli (8 ore) 2. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico, equazione di Nernst, Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità, resistenza, conduttanza. Legge di Ohm e current-clamp (relazione corrente/voltaggio). Corrente elettrotonica e potenziale elettrotonico. Basi ioniche del potenziale d’azione. Il voltage-clamp. Proprietà autorigeneranti del potenziale d'azione. Propagazione del potenziale d'azione: teoria del cavo. Propagazione passiva dei segnali elettrici. Costante di tempo. Costante di spazio. Modalità di propagazione del potenziale d’azione nelle fibre amieliniche e mieliniche. Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio dei neurotrasmettitori: natura quantica del rilascio, influenza della depolarizzazione e del calcio. Recettori post-sinaptici ionotropi e metabotropi. Giunzione neuromuscolare. Sinapsi colinergiche nicotiniche e muscariniche (12 ore). 3. Fisiologia del movimento muscolare. Il muscolo scheletrico. Meccanica della contrazione muscolare. Basi ultrastrutturali e molecolari della contrazione e accoppiamento eccitazione-contrazione. Componenti attive e passive. Contrazione muscolare in condizioni isotoniche ed isometriche. Scossa singola e tetano. Relazione forza/lunghezza del muscolo in toto e del sarcomero. Modulazione della forza contrattile. Lavoro e fatica muscolare; Potenza muscolare. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza (4 ore). 4. Circuiti nervosi semplici. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione (4 ore). 5. Fisiologia del rene: osmoregolazione ed escrezione. Considerazioni generali. Omeostasi ed osmoregolazione. Il rene di mammifero: struttura e vascolarizzazione. Il nefrone e le sue funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Modificazioni tubulari del filtrato glomerulare. Scambio e moltiplicazione in controcorrente, gradiente cortico-midollare di osmolarità. Riassorbimento di sali ed acqua nel tubulo distale e nel dotto collettore e loro regolazioni ormonali (ormone antidiuretico, sistema renina-angiotensina-aldosterone, fattore natriuretico atriale). Regolazione renale della pressione osmotica e del pH del sangue (8 ore) 6. Fisiologia del cuore e della circolazione. Aspetti generali. Il cuore: struttura, proprietà elettriche e contrattili. Potenziali pace-maker. Il ciclo cardiaco: manifestazioni elettriche, meccaniche ed idrodinamiche. Gittata cardiaca. Lavoro del cuore, relazione forza di contrazione sistolica-gittata cardiaca (legge di Starling). Legge di Boyle e relazione pressione-volume. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica: viscosità del sangue, principio di Bernoulli (relazione tra velocità e pressione); Flusso laminare stazionario e legge di Poiseuille; Flusso turbolento e numero di Reynolds; Flusso pulsatile e onda sfigmica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene.Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi (8 ore) 7. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria, pressione parziale dei gas. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare (legge di Boyle), dinamica dei gas, resistenze delle vie aeree (legge di Poiseuile), scambio di gas a livello degli alveoli. Tensione superficiale e legge di Laplace. Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. Scambi gassosi a livello dei tessuti, consumo di ossigeno. Influenza della pO2 , della pCO2 e del pH sulla ventilazione polmonare. Sistemi tampone e regolazione del pH del sangue. Controllo nervoso della respirazione; centri e riflessi respiratori. Barocettori e chemocettori. Compliance polmonare e volumi polmonari, spirometria (6 ore) 8. Regolazione ormonale. Generalità sulle ghiandole endocrine. Natura chimica degli ormoni. Ormoni steroidei e recettori intracellulari. Ormoni che agiscono mediante recettori di membrana e secondi messaggeri. Meccanismi di regolazione dei livelli ormonali. Ormoni che regolano il metabolismo energetico: ormoni tiroidei; ormoni pancreatici e loro ruolo nella regolazione della glicemia (8 ore) 9. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Alimentazione ed energia. Generalità sul sistema digerente. Digestione dei carboidrati, lipidi e proteine. Secrezioni gastro-intestinali: acidi, basi ed enzimi digestivi. Meccanismi di assorbimento (6 ore) SESSIONI DI LABORATORIO DIDATTICO: I laboratori didattici sono incentrati sullo studio di principi fisiologici di base, come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Inoltre, in queste sessioni gli studenti prenderanno confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio, quali: bilance, centrifughe, spettrofotometro, nonché nell’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione (12 ore).

Lo studente deve possedere all’inizio delle attività didattiche previste dall’insegnamento conoscenze di base delle seguenti materie, per poter comprendere i contenuti delle stesse e conseguire gli obiettivi di apprendimento: - fisica: fisica dei fluidi (indispensabile); fisica dei gas (indispensabile); Fisica elettricità (campo elettrico, carica, corrente, forza elettromotrice, flusso del campo elettrico) (indispensabile), termodinamica (importante); - chimica generale ed inorganica: descrizione dell’atomo e degli orbitali elettronici (importante); elementi chimici principali (importante); ossidoriduzioni e potenziale redox (importante); pressione osmotica (indispensabile); il concetto di pH e le soluzioni tampone (indispensabile); - chimica organica: principali classi di composti organici e di macromolecole biologiche (indispensabile); - biochimica: enzimi, cinetica enzimatica ed energia di attivazione (indispensabile); reazioni di fosforilazione (importante); cofattori principali delle reazioni biologiche di ossidoriduzione (importante); respirazione mitocondriale (importante); - biologia cellulare e molecolare: principali strutture delle cellule eucariotiche (indispensabile); divisione cellulare (utile); trascrizione (utile); sintesi proteica (utile)

- Fisiologia Generale Autori: E. D’angelo, A. Peres - Casa Editrice: edi-ermes - Fisiologia e Biofisica delle cellule Autori: V. Taglietti e C. Casella – Casa Editrice EdiSES - Fisiologia Animale Autori: D. Randall, W. Burggren, K. French - Casa Editrice: Zanichelli - Fisiologia Umana - Un approccio integrato Autori: D.U. Silverthorn - Casa Editrice: Pearson Nel caso si scegliesse l’ultimo testo suggerito, i punti 3 e 4 del programma dovranno essere approfonditi su uno degli altri testi. Tutti i testi sono presenti nella Biblioteca del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin” e sono a disposizione per consultazione e/o prestiti a breve termine. Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: https://elearning2.uniroma1.it

lezioni frontali 3 volte a settimana

La valutazione comprende una prova orale in cui il candidato deve dare prova di aver acquisito i concetti fondanti la materia ed essere in grado di avere una visione comprensiva della fisiologia, ossia di saper collegare tra loro le funzioni di organi e sistemi. L’esame orale prevede anche la schematizzazione di grafici e circuiti, ma sempre nell’ambito delle immagini presentate durante le lezioni e a disposizione degli studenti attraverso le piattaforme istituzionali (https://elearning2.uniroma1.it). I contenuti minimi richiesti per il superamento dell’esame è di essere a conoscenza dei principi chimici, fisici e cellulari di base che regolano il funzionamento degli organismi viventi ed essere in grado di descrivere le funzioni di base di organi e sistemi.

Il corso prevede lezioni frontali e sessioni in laboratorio didattico. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. Le sessioni di laboratorio saranno incentrate sullo studio di principi fisiologici di base come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Durante le ore di laboratorio, gli studenti prendono confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio (bilance, centrifughe, spettrofotometro) e con l’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione. Questa parte dell’attività didattica consente, inoltre, l’autovalutazione del livello di apprendimento raggiunto attraverso la predizione e comprensione dei risultati ottenuti nelle prove sperimentali proposte. Frequenza non obbligatoria sia delle lezioni frontali sia dei laboratori didattici.

1. Membrane cellulari e trasporto transmembrana di soluti e acqua. Compartimenti cellulari. Specializzazione della membrana plasmatica: rapporti cellula-cellula e cellula-ambiente (giunzione e canali); riconoscimento di materiali endogeni ed esogeni (recettori). Permeabilità della membrana: diffusione passiva e legge di Fick. Osmosi e pressione osmotica. Osmolarità e tonicità. Proprietà osmotiche delle cellule. Trasporto trans-membrana mediato da proteine: trasporto facilitato, trasporto attivo primario e trasporto attivo secondario. Proprietà strutturali e funzionali dei canali ionici. Trasporto attraverso gli epiteli (8 ore) 2. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico, equazione di Nernst, Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità, resistenza, conduttanza. Legge di Ohm e current-clamp (relazione corrente/voltaggio). Corrente elettrotonica e potenziale elettrotonico. Basi ioniche del potenziale d’azione. Il voltage-clamp. Proprietà autorigeneranti del potenziale d'azione. Propagazione del potenziale d'azione: teoria del cavo. Propagazione passiva dei segnali elettrici. Costante di tempo. Costante di spazio. Modalità di propagazione del potenziale d’azione nelle fibre amieliniche e mieliniche. Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio dei neurotrasmettitori: natura quantica del rilascio, influenza della depolarizzazione e del calcio. Recettori post-sinaptici ionotropi e metabotropi. Giunzione neuromuscolare. Sinapsi colinergiche nicotiniche e muscariniche (12 ore). 3. Fisiologia del movimento muscolare. Il muscolo scheletrico. Meccanica della contrazione muscolare. Basi ultrastrutturali e molecolari della contrazione e accoppiamento eccitazione-contrazione. Componenti attive e passive. Contrazione muscolare in condizioni isotoniche ed isometriche. Scossa singola e tetano. Relazione forza/lunghezza del muscolo in toto e del sarcomero. Modulazione della forza contrattile. Lavoro e fatica muscolare; Potenza muscolare. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza (4 ore). 4. Circuiti nervosi semplici. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione (4 ore). 5. Fisiologia del rene: osmoregolazione ed escrezione. Considerazioni generali. Omeostasi ed osmoregolazione. Il rene di mammifero: struttura e vascolarizzazione. Il nefrone e le sue funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Modificazioni tubulari del filtrato glomerulare. Scambio e moltiplicazione in controcorrente, gradiente cortico-midollare di osmolarità. Riassorbimento di sali ed acqua nel tubulo distale e nel dotto collettore e loro regolazioni ormonali (ormone antidiuretico, sistema renina-angiotensina-aldosterone, fattore natriuretico atriale). Regolazione renale della pressione osmotica e del pH del sangue (8 ore) 6. Fisiologia del cuore e della circolazione. Aspetti generali. Il cuore: struttura, proprietà elettriche e contrattili. Potenziali pace-maker. Il ciclo cardiaco: manifestazioni elettriche, meccaniche ed idrodinamiche. Gittata cardiaca. Lavoro del cuore, relazione forza di contrazione sistolica-gittata cardiaca (legge di Starling). Legge di Boyle e relazione pressione-volume. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica: viscosità del sangue, principio di Bernoulli (relazione tra velocità e pressione); Flusso laminare stazionario e legge di Poiseuille; Flusso turbolento e numero di Reynolds; Flusso pulsatile e onda sfigmica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene.Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi (8 ore) 7. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria, pressione parziale dei gas. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare (legge di Boyle), dinamica dei gas, resistenze delle vie aeree (legge di Poiseuile), scambio di gas a livello degli alveoli. Tensione superficiale e legge di Laplace. Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. Scambi gassosi a livello dei tessuti, consumo di ossigeno. Influenza della pO2 , della pCO2 e del pH sulla ventilazione polmonare. Sistemi tampone e regolazione del pH del sangue. Controllo nervoso della respirazione; centri e riflessi respiratori. Barocettori e chemocettori. Compliance polmonare e volumi polmonari, spirometria (6 ore) 8. Regolazione ormonale. Generalità sulle ghiandole endocrine. Natura chimica degli ormoni. Ormoni steroidei e recettori intracellulari. Ormoni che agiscono mediante recettori di membrana e secondi messaggeri. Meccanismi di regolazione dei livelli ormonali. Ormoni che regolano il metabolismo energetico: ormoni tiroidei; ormoni pancreatici e loro ruolo nella regolazione della glicemia (8 ore) 9. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Alimentazione ed energia. Generalità sul sistema digerente. Digestione dei carboidrati, lipidi e proteine. Secrezioni gastro-intestinali: acidi, basi ed enzimi digestivi. Meccanismi di assorbimento (6 ore) SESSIONI DI LABORATORIO DIDATTICO: I laboratori didattici sono incentrati sullo studio di principi fisiologici di base, come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Inoltre, in queste sessioni gli studenti prenderanno confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio, quali: bilance, centrifughe, spettrofotometro, nonché nell’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione (12 ore).

Lo studente deve possedere all’inizio delle attività didattiche previste dall’insegnamento conoscenze di base delle seguenti materie, per poter comprendere i contenuti delle stesse e conseguire gli obiettivi di apprendimento: - fisica: fisica dei fluidi (indispensabile); fisica dei gas (indispensabile); Fisica elettricità (campo elettrico, carica, corrente, forza elettromotrice, flusso del campo elettrico) (indispensabile), termodinamica (importante); - chimica generale ed inorganica: descrizione dell’atomo e degli orbitali elettronici (importante); elementi chimici principali (importante); ossidoriduzioni e potenziale redox (importante); pressione osmotica (indispensabile); il concetto di pH e le soluzioni tampone (indispensabile); - chimica organica: principali classi di composti organici e di macromolecole biologiche (indispensabile); - biochimica: enzimi, cinetica enzimatica ed energia di attivazione (indispensabile); reazioni di fosforilazione (importante); cofattori principali delle reazioni biologiche di ossidoriduzione (importante); respirazione mitocondriale (importante); - biologia cellulare e molecolare: principali strutture delle cellule eucariotiche (indispensabile); divisione cellulare (utile); trascrizione (utile); sintesi proteica (utile)

- Fisiologia Generale Autori: E. D’angelo, A. Peres - Casa Editrice: edi-ermes - Fisiologia e Biofisica delle cellule Autori: V. Taglietti e C. Casella – Casa Editrice EdiSES - Fisiologia Animale Autori: D. Randall, W. Burggren, K. French - Casa Editrice: Zanichelli - Fisiologia Umana - Un approccio integrato Autori: D.U. Silverthorn - Casa Editrice: Pearson Nel caso si scegliesse l’ultimo testo suggerito, i punti 3 e 4 del programma dovranno essere approfonditi su uno degli altri testi. Tutti i testi sono presenti nella Biblioteca del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin” e sono a disposizione per consultazione e/o prestiti a breve termine. Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: https://elearning2.uniroma1.it

lezioni frontali 3 volte a settimana

La valutazione comprende una prova orale in cui il candidato deve dare prova di aver acquisito i concetti fondanti la materia ed essere in grado di avere una visione comprensiva della fisiologia, ossia di saper collegare tra loro le funzioni di organi e sistemi. L’esame orale prevede anche la schematizzazione di grafici e circuiti, ma sempre nell’ambito delle immagini presentate durante le lezioni e a disposizione degli studenti attraverso le piattaforme istituzionali (https://elearning2.uniroma1.it). I contenuti minimi richiesti per il superamento dell’esame è di essere a conoscenza dei principi chimici, fisici e cellulari di base che regolano il funzionamento degli organismi viventi ed essere in grado di descrivere le funzioni di base di organi e sistemi.

Il corso prevede lezioni frontali e sessioni in laboratorio didattico. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. Le sessioni di laboratorio saranno incentrate sullo studio di principi fisiologici di base come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Durante le ore di laboratorio, gli studenti prendono confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio (bilance, centrifughe, spettrofotometro) e con l’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione. Questa parte dell’attività didattica consente, inoltre, l’autovalutazione del livello di apprendimento raggiunto attraverso la predizione e comprensione dei risultati ottenuti nelle prove sperimentali proposte. Frequenza non obbligatoria sia delle lezioni frontali sia dei laboratori didattici.

1. Membrane cellulari e trasporto transmembrana di soluti e acqua. Compartimenti cellulari. Specializzazione della membrana plasmatica: rapporti cellula-cellula e cellula-ambiente (giunzione e canali); riconoscimento di materiali endogeni ed esogeni (recettori). Permeabilità della membrana: diffusione passiva e legge di Fick. Osmosi e pressione osmotica. Osmolarità e tonicità. Proprietà osmotiche delle cellule. Trasporto trans-membrana mediato da proteine: trasporto facilitato, trasporto attivo primario e trasporto attivo secondario. Proprietà strutturali e funzionali dei canali ionici. Trasporto attraverso gli epiteli (8 ore) 2. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico, equazione di Nernst, Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità, resistenza, conduttanza. Legge di Ohm e current-clamp (relazione corrente/voltaggio). Corrente elettrotonica e potenziale elettrotonico. Basi ioniche del potenziale d’azione. Il voltage-clamp. Proprietà autorigeneranti del potenziale d'azione. Propagazione del potenziale d'azione: teoria del cavo. Propagazione passiva dei segnali elettrici. Costante di tempo. Costante di spazio. Modalità di propagazione del potenziale d’azione nelle fibre amieliniche e mieliniche. Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio dei neurotrasmettitori: natura quantica del rilascio, influenza della depolarizzazione e del calcio. Recettori post-sinaptici ionotropi e metabotropi. Giunzione neuromuscolare. Sinapsi colinergiche nicotiniche e muscariniche (12 ore). 3. Fisiologia del movimento muscolare. Il muscolo scheletrico. Meccanica della contrazione muscolare. Basi ultrastrutturali e molecolari della contrazione e accoppiamento eccitazione-contrazione. Componenti attive e passive. Contrazione muscolare in condizioni isotoniche ed isometriche. Scossa singola e tetano. Relazione forza/lunghezza del muscolo in toto e del sarcomero. Modulazione della forza contrattile. Lavoro e fatica muscolare; Potenza muscolare. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza (4 ore). 4. Circuiti nervosi semplici. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione (4 ore). 5. Fisiologia del rene: osmoregolazione ed escrezione. Considerazioni generali. Omeostasi ed osmoregolazione. Il rene di mammifero: struttura e vascolarizzazione. Il nefrone e le sue funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Modificazioni tubulari del filtrato glomerulare. Scambio e moltiplicazione in controcorrente, gradiente cortico-midollare di osmolarità. Riassorbimento di sali ed acqua nel tubulo distale e nel dotto collettore e loro regolazioni ormonali (ormone antidiuretico, sistema renina-angiotensina-aldosterone, fattore natriuretico atriale). Regolazione renale della pressione osmotica e del pH del sangue (8 ore) 6. Fisiologia del cuore e della circolazione. Aspetti generali. Il cuore: struttura, proprietà elettriche e contrattili. Potenziali pace-maker. Il ciclo cardiaco: manifestazioni elettriche, meccaniche ed idrodinamiche. Gittata cardiaca. Lavoro del cuore, relazione forza di contrazione sistolica-gittata cardiaca (legge di Starling). Legge di Boyle e relazione pressione-volume. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica: viscosità del sangue, principio di Bernoulli (relazione tra velocità e pressione); Flusso laminare stazionario e legge di Poiseuille; Flusso turbolento e numero di Reynolds; Flusso pulsatile e onda sfigmica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene.Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi (8 ore) 7. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria, pressione parziale dei gas. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare (legge di Boyle), dinamica dei gas, resistenze delle vie aeree (legge di Poiseuile), scambio di gas a livello degli alveoli. Tensione superficiale e legge di Laplace. Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. Scambi gassosi a livello dei tessuti, consumo di ossigeno. Influenza della pO2 , della pCO2 e del pH sulla ventilazione polmonare. Sistemi tampone e regolazione del pH del sangue. Controllo nervoso della respirazione; centri e riflessi respiratori. Barocettori e chemocettori. Compliance polmonare e volumi polmonari, spirometria (6 ore) 8. Regolazione ormonale. Generalità sulle ghiandole endocrine. Natura chimica degli ormoni. Ormoni steroidei e recettori intracellulari. Ormoni che agiscono mediante recettori di membrana e secondi messaggeri. Meccanismi di regolazione dei livelli ormonali. Ormoni che regolano il metabolismo energetico: ormoni tiroidei; ormoni pancreatici e loro ruolo nella regolazione della glicemia (8 ore) 9. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Alimentazione ed energia. Generalità sul sistema digerente. Digestione dei carboidrati, lipidi e proteine. Secrezioni gastro-intestinali: acidi, basi ed enzimi digestivi. Meccanismi di assorbimento (6 ore) Sessioni di laboratorio didattico: Le attività di laboratorio sono dedicate all’approfondimento sperimentale di alcuni principi fisiologici fondamentali, quali: - la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari; - la tonicità cellulare in relazione a soluzioni con diversa osmolarità e composizione chimica; - la determinazione di attività enzimatiche specifiche in tessuti biologici. Durante queste sessioni, gli studenti acquisiranno familiarità con le principali strumentazioni di laboratorio, tra cui bilance analitiche, centrifughe, spettrofotometro, pipette graduate e micropipette ad alta precisione. La durata complessiva delle attività di laboratorio è di 12 ore.

Il corso si propone di fornire le basi molecolari e cellulari del funzionamento fisiologico, sia a livello cellulare che integrato, dei principali organi e sistemi del corpo umano. Prerequisiti: Per affrontare con profitto la materia, è consigliato il ripasso delle conoscenze acquisite negli anni precedenti nei seguenti ambiti: - Fisica: elettricità, lavoro e macchine, dinamica dei fluidi e dei gas; - Chimica: leggi dei gas, proprietà delle soluzioni, pressione osmotica, pH; - Citologia e Istologia: struttura e funzione cellulare, principali processi biochimici, anatomia degli organi e degli apparati. Propedeuticità: L’esame di Fisica è propedeutico e deve essere superato prima di sostenere l’esame del presente corso.

- Fondamenti di Fisiologia Generale e Integrata A cura di: V. Taglietti - Casa Editrice Edises - Fisiologia A cura di: E. D’angelo, A. Peres - Casa Editrice: edi-ermes - Fisiologia Umana - Un approccio integrato Autore: D.U. Silverthorn - Casa Editrice: Pearson Nel caso si scegliesse l’ultimo testo suggerito, i punti 3 e 4 del programma dovranno essere approfonditi su uno degli altri due testi. Tutti i testi sono presenti nella Biblioteca del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin” e sono a disposizione per consultazione e/o prestiti a breve termine. Ulteriore materiale didattico sarà reso disponibile sulla pagina web del corso sul sito di el-earning della Sapienza: https://elearning2.uniroma1.it Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso

Il corso prevede lezioni frontali e sessioni in laboratorio didattico. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. Le sessioni di laboratorio saranno incentrate sullo studio di principi fisiologici di base come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Durante le ore di laboratorio, gli studenti prendono confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio (bilance, centrifughe, spettrofotometro) e con l’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione. Questa parte dell’attività didattica consente, inoltre, l’autovalutazione del livello di apprendimento raggiunto attraverso la predizione e comprensione dei risultati ottenuti nelle prove sperimentali proposte.

La frequenza non è obbligatoria, sebbene sia fortemente consigliata per una fruizione più approfondita e corretta del corso

L’esame orale prevede la formulazione di domande sia generiche che specifiche, relative ai diversi argomenti trattati durante il corso. La valutazione della preparazione dello studente si baserà su diversi criteri: accuratezza e correttezza delle risposte; proprietà di linguaggio scientifico; capacità di stabilire collegamenti funzionali tra sistemi e apparati differenti.

Il corso si articola in lezioni frontali della durata di due ore ciascuna, per un totale di 8 CFU, a cui si aggiunge 1 CFU dedicato alle esercitazioni di laboratorio. L’esposizione degli argomenti sarà supportata dalla proiezione di slide esplicative. Le slide delle lezioni e ogni altro materiale didattico ritenuto utile per lo studio individuale saranno resi disponibili agli studenti attraverso la piattaforma Moodle. Esercitazioni di laboratorio: Il corso prevede tre esercitazioni, generalmente svolte a fine corso (nella seconda settimana di gennaio), che approfondiscono argomenti trattati durante le lezioni. Agli studenti verranno fornite in anticipo: - dispense illustrative per ciascuna esercitazione, al fine di rivedere i concetti teorici rilevanti; - il protocollo sperimentale, da seguire durante l’attività di laboratorio.

1. Membrane cellulari e trasporto transmembrana di soluti e acqua. Compartimenti cellulari. Specializzazione della membrana plasmatica: rapporti cellula-cellula e cellula-ambiente (giunzione e canali); riconoscimento di materiali endogeni ed esogeni (recettori). Permeabilità della membrana: diffusione passiva e legge di Fick. Osmosi e pressione osmotica. Osmolarità e tonicità. Proprietà osmotiche delle cellule. Trasporto trans-membrana mediato da proteine: trasporto facilitato, trasporto attivo primario e trasporto attivo secondario. Proprietà strutturali e funzionali dei canali ionici. Trasporto attraverso gli epiteli (8 ore) 2. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico, equazione di Nernst, Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità, resistenza, conduttanza. Legge di Ohm e current-clamp (relazione corrente/voltaggio). Corrente elettrotonica e potenziale elettrotonico. Basi ioniche del potenziale d’azione. Il voltage-clamp. Proprietà autorigeneranti del potenziale d'azione. Propagazione del potenziale d'azione: teoria del cavo. Propagazione passiva dei segnali elettrici. Costante di tempo. Costante di spazio. Modalità di propagazione del potenziale d’azione nelle fibre amieliniche e mieliniche. Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio dei neurotrasmettitori: natura quantica del rilascio, influenza della depolarizzazione e del calcio. Recettori post-sinaptici ionotropi e metabotropi. Giunzione neuromuscolare. Sinapsi colinergiche nicotiniche e muscariniche (12 ore). 3. Fisiologia del movimento muscolare. Il muscolo scheletrico. Meccanica della contrazione muscolare. Basi ultrastrutturali e molecolari della contrazione e accoppiamento eccitazione-contrazione. Componenti attive e passive. Contrazione muscolare in condizioni isotoniche ed isometriche. Scossa singola e tetano. Relazione forza/lunghezza del muscolo in toto e del sarcomero. Modulazione della forza contrattile. Lavoro e fatica muscolare; Potenza muscolare. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza (4 ore). 4. Circuiti nervosi semplici. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione (4 ore). 5. Fisiologia del rene: osmoregolazione ed escrezione. Considerazioni generali. Omeostasi ed osmoregolazione. Il rene di mammifero: struttura e vascolarizzazione. Il nefrone e le sue funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Modificazioni tubulari del filtrato glomerulare. Scambio e moltiplicazione in controcorrente, gradiente cortico-midollare di osmolarità. Riassorbimento di sali ed acqua nel tubulo distale e nel dotto collettore e loro regolazioni ormonali (ormone antidiuretico, sistema renina-angiotensina-aldosterone, fattore natriuretico atriale). Regolazione renale della pressione osmotica e del pH del sangue (8 ore) 6. Fisiologia del cuore e della circolazione. Aspetti generali. Il cuore: struttura, proprietà elettriche e contrattili. Potenziali pace-maker. Il ciclo cardiaco: manifestazioni elettriche, meccaniche ed idrodinamiche. Gittata cardiaca. Lavoro del cuore, relazione forza di contrazione sistolica-gittata cardiaca (legge di Starling). Legge di Boyle e relazione pressione-volume. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica: viscosità del sangue, principio di Bernoulli (relazione tra velocità e pressione); Flusso laminare stazionario e legge di Poiseuille; Flusso turbolento e numero di Reynolds; Flusso pulsatile e onda sfigmica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene.Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi (8 ore) 7. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria, pressione parziale dei gas. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare (legge di Boyle), dinamica dei gas, resistenze delle vie aeree (legge di Poiseuile), scambio di gas a livello degli alveoli. Tensione superficiale e legge di Laplace. Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. Scambi gassosi a livello dei tessuti, consumo di ossigeno. Influenza della pO2 , della pCO2 e del pH sulla ventilazione polmonare. Sistemi tampone e regolazione del pH del sangue. Controllo nervoso della respirazione; centri e riflessi respiratori. Barocettori e chemocettori. Compliance polmonare e volumi polmonari, spirometria (6 ore) 8. Regolazione ormonale. Generalità sulle ghiandole endocrine. Natura chimica degli ormoni. Ormoni steroidei e recettori intracellulari. Ormoni che agiscono mediante recettori di membrana e secondi messaggeri. Meccanismi di regolazione dei livelli ormonali. Ormoni che regolano il metabolismo energetico: ormoni tiroidei; ormoni pancreatici e loro ruolo nella regolazione della glicemia (8 ore) 9. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Alimentazione ed energia. Generalità sul sistema digerente. Digestione dei carboidrati, lipidi e proteine. Secrezioni gastro-intestinali: acidi, basi ed enzimi digestivi. Meccanismi di assorbimento (6 ore) Sessioni di laboratorio didattico: Le attività di laboratorio sono dedicate all’approfondimento sperimentale di alcuni principi fisiologici fondamentali, quali: - la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari; - la tonicità cellulare in relazione a soluzioni con diversa osmolarità e composizione chimica; - la determinazione di attività enzimatiche specifiche in tessuti biologici. Durante queste sessioni, gli studenti acquisiranno familiarità con le principali strumentazioni di laboratorio, tra cui bilance analitiche, centrifughe, spettrofotometro, pipette graduate e micropipette ad alta precisione. La durata complessiva delle attività di laboratorio è di 12 ore.

Il corso si propone di fornire le basi molecolari e cellulari del funzionamento fisiologico, sia a livello cellulare che integrato, dei principali organi e sistemi del corpo umano. Prerequisiti: Per affrontare con profitto la materia, è consigliato il ripasso delle conoscenze acquisite negli anni precedenti nei seguenti ambiti: - Fisica: elettricità, lavoro e macchine, dinamica dei fluidi e dei gas; - Chimica: leggi dei gas, proprietà delle soluzioni, pressione osmotica, pH; - Citologia e Istologia: struttura e funzione cellulare, principali processi biochimici, anatomia degli organi e degli apparati. Propedeuticità: L’esame di Fisica è propedeutico e deve essere superato prima di sostenere l’esame del presente corso.

- Fondamenti di Fisiologia Generale e Integrata A cura di: V. Taglietti - Casa Editrice Edises - Fisiologia A cura di: E. D’angelo, A. Peres - Casa Editrice: edi-ermes - Fisiologia Umana - Un approccio integrato Autore: D.U. Silverthorn - Casa Editrice: Pearson Nel caso si scegliesse l’ultimo testo suggerito, i punti 3 e 4 del programma dovranno essere approfonditi su uno degli altri due testi. Tutti i testi sono presenti nella Biblioteca del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin” e sono a disposizione per consultazione e/o prestiti a breve termine. Ulteriore materiale didattico sarà reso disponibile sulla pagina web del corso sul sito di el-earning della Sapienza: https://elearning2.uniroma1.it Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso

Il corso prevede lezioni frontali e sessioni in laboratorio didattico. Attraverso le lezioni frontali gli studenti apprendono le conoscenze fondamentali della disciplina. Le sessioni di laboratorio saranno incentrate sullo studio di principi fisiologici di base come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Durante le ore di laboratorio, gli studenti prendono confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio (bilance, centrifughe, spettrofotometro) e con l’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione. Questa parte dell’attività didattica consente, inoltre, l’autovalutazione del livello di apprendimento raggiunto attraverso la predizione e comprensione dei risultati ottenuti nelle prove sperimentali proposte.

La frequenza non è obbligatoria, sebbene sia fortemente consigliata per una fruizione più approfondita e corretta del corso

L’esame orale prevede la formulazione di domande sia generiche che specifiche, relative ai diversi argomenti trattati durante il corso. La valutazione della preparazione dello studente si baserà su diversi criteri: accuratezza e correttezza delle risposte; proprietà di linguaggio scientifico; capacità di stabilire collegamenti funzionali tra sistemi e apparati differenti.

Il corso si articola in lezioni frontali della durata di due ore ciascuna, per un totale di 8 CFU, a cui si aggiunge 1 CFU dedicato alle esercitazioni di laboratorio. L’esposizione degli argomenti sarà supportata dalla proiezione di slide esplicative. Le slide delle lezioni e ogni altro materiale didattico ritenuto utile per lo studio individuale saranno resi disponibili agli studenti attraverso la piattaforma Moodle. Esercitazioni di laboratorio: Il corso prevede tre esercitazioni, generalmente svolte a fine corso (nella seconda settimana di gennaio), che approfondiscono argomenti trattati durante le lezioni. Agli studenti verranno fornite in anticipo: - dispense illustrative per ciascuna esercitazione, al fine di rivedere i concetti teorici rilevanti; - il protocollo sperimentale, da seguire durante l’attività di laboratorio.