Scienze Naturali | Course catalogue

FISIOLOGIA GENERALE

Obiettivi formativi

Obiettivi di apprendimento Il corso intende fornire le basi molecolari e cellulari del funzionamento degli organismi animali (vedi descrittori di Dublino) Descrittori di Dublino Obiettivi Formativi Obiettivi principali L’insegnamento di Fisiologia Generale è mirato a fornire conoscenze approfondite sui principi molecolari e cellulari che regolano le normali funzioni di organi e sistemi che caratterizzano un organismo vivente complesso. Il corso prevede una parte iniziale che approfondisce temi più strettamente di fisiologia cellulare, per poi arrivare ad affrontare lo studio della funzione dei singoli organi e dei meccanismi di interazione reciproca tra questi, alla base del delicato equilibrio omeostatico su cui si fonda il corretto funzionamento di una organismo vivente. Lo studio della Fisiologia è fondamentale per la formazione professionale degli studenti delle facoltà di Scienze e poiché è una disciplina molto vasta, il suo studio richiede le conoscenze di Zoologia, Fisica, Chimica acquisite nei primi due anni di formazione universitaria. Obiettivi specifici A) Conoscenze e capacità di comprensione - Conoscenza della funzione della membrana plasmatica nel mantenimento dell’omeostasi delle cellule eucariotiche, con richiami alla sua struttura - Conoscenza e comprensione dell’organizzazione anatomica, strutturale e funzionale dei singoli organi - Conoscenza e comprensione dei meccanismi di comunicazione tra cellule, organi e sistemi, e di integrazione delle funzioni dei diversi organi, con particolare riguardo a meccanismi di regolazione dell’omeostasi funzionale - Conoscenza e comprensione dei principali metodi di studio in fisiologia B) Capacità di applicare conoscenza e comprensione - Saper usare la terminologia specifica - Saper identificare le giuste procedure per risolvere quesiti di Fisiologia - Saper riconoscere, nel funzionamento dei sistemi e apparati fisiologici, le leggi chimiche e biofisiche generali che regolano il mondo inanimato C) Autonomia di giudizio - Acquisire capacità di giudizio critico, attraverso lo studio in chiave storica del progresso delle conoscenze Fisiologiche e l’analisi dettagliata di alcuni esperimenti fondamentali - Imparare a porsi domande per l’elaborazione e approfondimento delle conoscenze apprese D) Abilità comunicative - Saper comunicare quanto appreso nel corso dell’esame orale E) Capacità di apprendimento - Apprendere la terminologia specifica - Connettere in modo logico le conoscenze acquisite - Identificare i temi più rilevanti delle materie trattate

Canale 1

MAURO GIORGI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma

PROGRAMMA DEL CORSO DI FISIOLOGIA GENERALE 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. 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) 3. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst. Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità e resistenza. 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) 4. 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. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione. (6 ore) 5. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare, scambio di gas a livello degli alveoli. 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. (6 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. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene. Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi. (10 ore) 7. 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) 8. 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. Inotre, 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)

Prerequisiti

Il corso richiede conoscenze di base di Biologia Cellulare, Istologia, Fisica, Chimica, Biochimica e Anatomia umana acquisite nei primi due anni di formazione universitaria. I contenuti iniziali del corso si raccordano con quelli dell’insegnamento di Chimica generale e inorganica, per le conoscenze sulle proprietà di atomi e molecole, di Chimica organica e Biochimica per la conoscenza delle proprietà delle macromolecole biologiche, di Fisica, per le proprietà fondanti della materia, e di Biologia Cellulare ed Istologia, per la conoscenza della struttura delle cellule in generale, delle loro specializzazioni nella costituzione di tessuti e delle proprietà di organizzazione tissutale. In particolare, il superamento dell’esame di Fisica è propedeutico per lo svolgimento dell’esame di Fisiologia Generale.

Testi di riferimento

1 testo a scelta tra i seguenti: - 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

Modalità insegnamento

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 obbligatoria sia delle lezioni frontali sia dei laboratori didattici.

Modalità di esame

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.

Modalità di erogazione

Canale 2