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Fisiologia generale

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General Physiology

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Anno accademico 2021/2022

Codice dell'attività didattica
MFN0693
Docente
Prof. Renzo Levi (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Triennale in Scienze Naturali D.M. 270
Anno
3° anno
Periodo didattico
Primo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
BIO/09 - fisiologia
Modalità di erogazione
Mista
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Scritto
Prerequisiti

Elementi di Biologia generale e della cellula, zoologia generale principi di biologia evoluzionistica
Macromolecole biologiche
Grandezze fisiche e unità di misura, principi di elettricità e circuiti,
Chimica in particolare delle soluzioni
Elementi di analisi matematica, integrali, derivate e eq. differenziali
Composizione delle acque marine e di altri specchi. Atmosfera.

General and cell biology, General Zoology, principles of biological evolution
Biochemistry of macromolecules
Physical magnitudes and their units, diffusion and electrodiffusion laws, electrical circuits
General chemistry and solution principles
Calculus, integrals, derivatives and simple differential equations
Sea and fresh water composition, athmosphere composition
fundamentals of earth evoution
Propedeutico a
Nulla
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L'insegnamento 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.

Physiology means how animals function on several scales, it is based on the principles of animal adaptations to environments within the unity of living beings based on biochemistry and physics and their evolution history. Physiological principles are presented from cell and subcellular levels within the functions of tissues and organs. Examples will be introduced on how fundamental functions are present and performed in phylogenetically diverse animals. Students should learn how to apply these principles and knowledge and further develop it autonomously

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Risultati dell'apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di apprendimentole funzioni animali generali e alcune particolari per specifici gruppi e adattamenti. Capire i meccanismi coinvolti e le loro basi fisiche, chimiche e biologiche.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate
Sapere applicare al riconoscimento in specifici organismi e ambienti le conoscenze generali acquisite sulla fisiologia animale.

Autonomia di giudizio

Sapere valutare la correttezza generale di una argomentazione su una funzione fisiologica, ad esempio in un contesto di comunicazione o lettura di un articol anche non tecnico.

Abilità comunicative
Sapere spiegare oralmente e per scritto quali sono le funzioni fisiologiche dando esempi sia di ambito di funzioni sia rispetto a organismi e ambienti differenti

Capacità di apprendere

Lo studente dovrà sviluppare abilità di apprendimento utili a sviluppare lo studio dei principali meccanismi fisiologici in contesti di specie animali differenti e in funzione degli adattamenti

 

Knowledge and understanding

Achieve the competence to define and describe general animal functions, including aspects linked to specific environments or animal groups.

Applying knowledge and understanding

Describe the physiological mechanisms and their chemical, physical and evolutionary basis.

Making judgements

Describe the physiological mechanisms and their chemical, physical and evolutionary basis. Be able to choose a correct example of a physiological function in an organism and its environment.

Communication

Competence to explain orally and by writing a physiological function, and to explain and discuss a physiological related article or other media format

.

Lifelong learning skills

Develop the ability to investigate, study and communicate further physiologic related issues even in unconventional animal models and environments

 

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Modalità di insegnamento

A causa dell'emergenza sanitaria dovuta a COVID 19 le modalità di insegnamento dell'intero Corso di Laurea sono state riorganizzate per l'anno accademico 2021-22 e verranno comunicate in questa pagina in prossimità dell'inizio delle lezioni. Verosimilmente le lezioni frontali di Fisiologia Generale verranno erogate in presenza con diretta streaming e registrazione (successivamente caricata sulla piattaforma Moodle). Verranno inoltre organizzati momenti se possibile in presenza di approfondimentio e discussione.

Due to the COVID 19 pandemic, teaching in the academic year 2021-22 has been reorganized throughout the Degree Course. The modality of teaching will be indicated in this page shortly before the beginning of the lessons.
The 48 hours of formal in‐class lecture time will be modulated according to the evolution of the pandemic situation. The class lectures will be in any case recorded and supplied through Moodle platform and meetings will be organized to discuss together the presented study material.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

 

Compatibilmente con lo sviluppo della situazione sanitaria al verifica dell'apprendimento potrà mutare scenario:

Scritto Webex/Moodle (20 domande multiple choice o fill in e 2 domande aperte),

Le domande chiuse permettono di valutare a campione le competenze di conoscenza acquisite, e le domande aperte la

capacità di spiegare e comunicare le conoscenze

 

 

 

In consideration of different possibile conditions of the Health crisis different options for

the testing will be adopted:

Webex/Noodle written test (20 multiple choice questions, 2 brief open questions)

Multiple choice questions aim to ascertain the acquired competences, and open questions the ability of explaining and communicate acquired knowledge.

 

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Attività di supporto

Incontri Webex su richiesta con tutti gli studenti o gruppi per aiutare a superare eventuali difficoltà o carenze

Class or group Webex meetings to help overcoming specific issues

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Programma

Presentazione dell'Insegnamento. 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.

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.

Testi consigliati e bibliografia

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Il materiale didattico presentato a lezione sarà disponibile sul sito internet Moodle

include le registrazioni delle lezioni

I testi base consigliati per il corso sono a scelta fra:
Animal Physiology, Moyes et al, Pearson (Inglese)
Fisiologia, D’Angelo e Peres EdiErmes,
Fisiologia Ambientale, Willmer et al Zanichelli,
Fisiologia Generale Hill et al. Zanichelli

Lesson slides are present on the Course website (Moodle) with
other learning resources including the recordings of each lesson
Suggested textbooks are:
Animal Physiology, Moyes et al, Pearson (Inglese)
Fisiologia, D’Angelo e Peres EdiErmes,
Fisiologia Ambientale, Willmer et al Zanichelli,
Fisiologia Generale Hill et al. Zanichelli



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Orario lezioni

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

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Ultimo aggiornamento: 17/05/2022 10:01
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