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Fisiologia generale

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Anno accademico 2012/2013

Codice dell'attività didattica
MFN0693
Docente
Prof. Renzo Levi
Corso di studi
Laurea Triennale in Scienze Naturali D.M. 270
Anno
2° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
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 ed orale
Oggetto:

Sommario insegnamento

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Programma

Presentazione del Corso. Cosa significa fisiologia ambiti disciplinari, specializzazioni, Fisiologia degli adattamenti e evolutiva. La fisiologia come materia quantitativa e modellistica.  La fisiologia presenta molti livelli di osservazione: dalla cellula alla interazione fra organismi. Cenni ai problemi di scala e allometrici. Esempi e limiti di conformità e regolazione. Limiti ambientali per la vita animale.

Introduzione ai principi di fisiologia cellulare. Principi di comunicazione cellulare. Un esempio: dalla comunicazione fra eucarioti unicellulari alla segnalazione in un animale. Segnali ormonali, paracrini, autocrini e sinaptici. I compartimenti cellulari. Struttura e funzioni delle membrane biologiche.

I recettori di membrana e i loro ligandi. I principi della trasduzione del segnale. Recettori a sette passaggi trans membrana e proteine G, altre famiglie recettoriali. Il calcio come segnale. Altre piccole molecole di segnale.

Acqua, osmoliti ioni e soluzioni. Origini evolutive della composizione dei soluti ionici. Soluti influenzano reazioni chimiche: la coppia urea TMAO. Soluti sono regolati in modo adattativo.

Trasporti di membrana, leggi e meccanismi. Canali ionici e altri trasportatori di membrana: classificazione e principali modalità di funzionamento.

Fenomeni elettrici cellulari: cosa determina l’esistenza del potenziale di membrana,  leggi della elettrodiffusione e esempi. La variazione nel numero di canali aperti e le variazioni di potenziale elettrico. Potenziali graduati e eccitabilità elettrica: il potenziale d’azione come forma di segnale tra cellule a velocità più elevata.

Eccitabilità elettrica neuronale. Sinapsi chimiche ed elettriche: struttura e funzione. Neurotrasmettitori e meccanismi di rilascio. Il monossido d’azoto.

Molte sinapsi: integrazione spaziale e temporale. Significato delle costanti di tempo e di spazio. L’unica sinapsi “semplice”: la placca neuromuscolare dei vertebrati.

Circuiti neurali: formazione di gangli e di “cervelli”. Sistema nervoso. cenni sull’organizzazione del SN in invertebrati e vertebrati.  Pressioni evolutive a cervelli più complessi: movimento e visione. Esempi: non solo mammiferi e vertebrati. I principi dei più semplici circuiti neurali: riflessi e convergenze/divergenze.

La principale uscita del sistema nervoso: i sistemi muscolari. Muscolo striato e organizzazione sarcomerica in vertebrati e invertebrati. Controllo della forza, unità motorie e fusione tetanica. Il muscolo cardiaco.

I sistemi sensoriali: principi fondamentali e generali. Il sistema somatoviscerale dei vertebrati.

Sensi speciali: organi per una o più modalità sensoriali. Quali sono i sensi speciali e quali quantità fisico/chimiche trasducono in segnali elettrici. Ambienti diversi, sensi diversi.  Codifica in frequenza degli stimoli. Il concetto di campo recettivo e di adattamento recettoriale. Filtri neuronali mediano e o per esaltano variazioni.

La luce: sole e altre sorgenti e loro spettri in aria e acqua. Percezione dei ritmi, giorno, mese, stagioni. Percezione visiva. Evoluzione della visione come modello della fisiologia evolutiva attuale. Rodopsine e fotorecettori. Occhi. Occhio del vertebrato e suoi circuiti neuronali principali. Visione del colore.

Meccanocettori nell'apparato muscolare e scheletrico. Meccanocettori per suono e vibrazioni e per accelerazione. Orecchio dei mammiferi.

Sensi chimici. Significati evolutivi delle sensazioni gustative e olfattive. Il sistema gustativo dei vertebrati. I recettori olfattivi.

Il limite diffusionale per il consumo di ossigeno cellulare. I sistemi respiratori e circolatori. Vasi e cuori. Polmoni e branchie. Altri processi associati ai sistemi circolatori e respiratori.

Il problema del controllo del volume plasmatico, della concentrazione dei soluti è spesso legato alla escrezione dei residui azotati. Ammoniaca, urea o acido urico:  vantaggi e svantaggi e vincoli ambientali e volutivi.

Apparato escretore ed osmoregolazione. Sistemi a filtrazione e a secrezione. Struttura del rene nel mammifero. Funzione glomerulare e formazione dell’ultrafiltrato. Funzioni tubulari: riassorbimento e secrezione.


Introduction: what is physiology? Modern trends in the study of the principles and mechanisms of animal functions: adaptations and evolution in different environments from a unitary base. Scaling and allometries, conformity and regulation, environmental limits.

Introduction to cell physiology, cell communication, signaling molecules and pathways. Hormones and paracrinal, autocrinal and synaptic signals. Cell compartments and membranes. Cell receptors and ligands. Signal transduction: receptor channels, GPCRs and G proteins, tyrosine kinases and other receptor groups. Water ions and osmolytes: evolution of biological fluids. Membrane transport, flux laws for neutral and ionic solutes. Transmembrane electrical potential. Ion channels as molecular switches. Variation of membrane potential. Electrical impulse as the fastest communication pathway.

Neuronal electrical activity, synapses and excitation. Neurotransmitters and their release. Neural circuits, from basic principles to ganglia and brains.

Sensory Systems as input to the brain: general rules of signal encoding and receptory fields. Mecanoreceptors and somatosensory systems. Special mecanoreceptors: hearing. Light, rodopsins, photoreceptors and eyes: evolution of vision as a major paradigm in physiology. Chemoreceptors: olfaction, taste and feromonal signals.

Cell and animal motility. Structure and function of striated skeletal and cardiac muscle. Actin-myosin interaction and its control by calcium. Smooth muscle.

Oxygen availability in air, water and tissues. Cardiac and respiratory organs. More or less complicated circulatory systems as a function of size and pressure.

Arteries, capillaries and vein and the endothelium. Hearts. The triple problem of plasma volume, ion control and nitrogen excretion. Ammonia, urea and uric acid. Filtration and secretion in excretory organs. Mammalian kidney and its complex flow system.


Il corso offre un quadro di come funzionano gli animali su varie scale, sulla base dei concetti di fisiologia degli adattamenti agli ambienti e dell’unità dei viventi fondata sulla biochimica e la evoluzione. I principi della fisiologia vengono presentati a partire dalla scala cellulare e nel contesto delle funzioni spesso multiple dei tessuti e degli organi, fornendo esempi di come animali anche filogeneticamente lontani svolgano funzioni simili. Gli studenti dovrebbero essere in grado di approfondire successivamente in modo autonomo queste conoscenze e utilizzarle in altri ambiti.

 

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet 

 

I testi base consigliati per il corso sono a scelta fra:

Fisiologia, D’Angelo e Peres EdiErmes,

Fisiologia Ambientale, Willmer et al Zanichelli,

Fisiologia Generale Hill et al. zanichelli


Scritto o orale separati

 

L'esame  si svolge, di norma, come segue:

Scritto (40 domande multiple choice o fill in e 3 domande aperte), o a scelta orale




La frequenza alle lezioni non è obbligatoria, la frequenza ai corsi di laboratorio ed alle attività di esercitazione relative ai corsi è fortemente consigliata.

Testi consigliati e bibliografia



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Ultimo aggiornamento: 28/06/2013 13:34
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