OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si configura come insegnamento biologico di base atto a fornire i principi funzionali fondamentali della materia vivente attraverso l’analisi delle funzioni sia a livello cellulare che a livello di organismo animale.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

La partecipazione alle attività formative previste (lezioni frontali) consentirà agli studenti del Corso di Studi in STAN di acquisire le conoscenze generali e le nozioni fondamentali della Fisiologia che risultano necessarie per gli sbocchi professionali nell'ambito delle Scienze Ambientali e Naturali.

Nello specifico lo studente dovrà essere  in grado di:

• conoscere i meccanismi di base dei principali processi fisiologici;
• acquisire le nozioni fondamentali della Fisiologia Molecolare e Cellulare, anche in relazione all’organizzazione strutturale dei sistemi biologici considerati;
• raggiungere una conoscenza della Fisiologia dei principali apparati dell’organismo integrando le diverse funzioni fisiologiche.

Capacità acquisite al termine del corso: Alla fine del corso lo studente deve avere acquisito una visione generale dei meccanismi fisiologici, dal livello molecolare-cellulare fino a quello degli organi e dei sistemi. In particolar lo studente dovrà conoscere i meccanismi di regolazione che consentono ai diversi sistemi di lavorare in maniera coordinata all'interno dell'organismo. Le competenze acquisite renderanno possibile allo studente una adeguata comprensione delle pubblicazioni internazionali sulla fisiologia generale e il progresso delle conoscenze nel campo.

MODALITA' DIDATTICHE

La modalità didattica prevede almeno 28 lezioni frontali di 2 ore ciascuna.

Le lezioni frontali in aula sono erogate mediante presentazioni multimediali.

La frequenza è caldamente consigliata.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione alla fisologia

Composizione e caratteristiche funzionali/strutturali degli organismi viventi. Principi generali di fisiologia e regolazione delle attività fisiologiche: relazione struttura/funzione, omeostasi, plasticità, ridondanza, adattamento, controllo a retroazione. Organizzazione degli organismi: cellule, tessuti, organi, sistemi e apparati. Tipi cellulari. Cellule staminali. Ambienti: adattamento degli animali ai fattori ambientali.

Compartimenti liquidi degli organismi

Ambiente esterno e interno. Compartimentalizzazione. Liquidi intra- ed extra-cellulari.

Fisiologia di Membrana

Struttura e composizione delle membrane cellulari. Principali biopolimeri presenti negli organismi viventi.

Trasporti. Diffusione semplice e legge di Fick. Distribuzione ionica ed equilibrio di Gibbs-Donnan. Osmosi e legge di Vant’off. Diffusione facilitata: simporto e antiporto. Trasporto attivo primario: pompa sodio/potassio, pompe per il calcio (SERCA e PMCA), pompe protoniche. Trasporto attivo secondario di zuccheri, aminoacidi etc. Trasporto vescicolare: endocitosi ed esocitosi.

La trasduzione dei segnali chimici. I recettori di membrana: recettori canale, recettori enzimatici dotati di attività protein cinasica, recettori collegati ad un effettore di membrana; le vie dei secondi messaggeri: la vie della protein kinasi A, la via dell’inositol fosfato, la via del calcio. Apoptosi, peculiarità del processo nello sviluppo, differenziamento e nell’adulto. Caratteristiche morfologiche cellulari e fasi del programma apoptotico.

Potenziali Bioelettrici e Trasmissione Sinaptica

Potenziali bioelettrici. Potenziale di Equilibrio di uno ione. Potenziale di membrana; equazione di Nernst; equazione di Goldman; ruolo della pompa Na/K. Potenziali Graduati: depolarizzanti o iperpolarizzanti. Potenziale d’azione: fasi e meccanismi ionici, depolarizzazione (ciclo di Hodgkin), ripolarizzazione, potenziale postumo. Conduzione del PA: velocità di conduzione, unidirezionalita. Codificazione dell’intensità dello stimolo.

I neuroni: caratteristiche funzionali e morfologiche. Mielinizzazione. Conduzione saltatoria nelle fibre mieliniche. Cellule gliali.

Le sinapsi. Sinapsi elettriche e sinapsi chimiche. Neurotrasmettitori: esocitosi e disattivazione. Recettori postsinaptici: ionotropi e metabotropi. Potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori. Integrazione sinaptica: sommazione spaziale e temporale. Inibizione presinaptica e postsinaptica. Facilitazione e antifacilitazione. Plasticità sinaptica. Placca neuromuscolare.

Sistema Nervoso

Caratteristiche ed evoluzione del sistema nervoso. Caratteristiche generali del sistema nervoso dei vertebrati. Sistema Nervoso Centrale e Periferico. Cenni su Sistema Nervoso Centrale: Encefalo e Midollo Spinale. Riflessi: arco riflesso; riflessi innati e condizionati; riflessi spinali (riflesso di stiramento e di retroazione).  Nervi. Cenni sul Sistema Nervoso Periferico (sistema nervoso somatico ed autonomo).

La percezione dell’ambiente: recettori sensoriali

Recettori sensoriali: assetto strutturale, caratteristiche e generalità. Conversione dell’informazione sensoriale: trasduzione (potenziale del recettore/generatore)) e codificazione (insorgenza e trasmissione dei potenziali di azione). Qualità dello stimolo; intensità dello stimolo; durata dello stimolo: recettori fasici e recettori tonici. Meccanocettori: corpuscoli del Pacini; fusi neuromuscolari; organo della linea laterale dei pesci; organo uditivo e vestibolare. Fotorecettori e sistemi visivi: occhio dei vertebrati (meccanismo di fototrasduzione, elaborazione visiva nella retina); occhio degli invertebrati (esempio del limulo). Chemorecettori: aspetti generali del gusto e dell’olfatto.

Fisiologia del muscolo

Motilità: Movimento ameboide; Movimento cigliare; Contrazione muscolare. Classificazione dei muscoli nei vertebrati: liscio, striato cardiaco e striato scheletrico. Muscolo striato: il sarcomero. Trasduzione dell’energia chimica in energia meccanica; accoppiamento elettromeccanico; fonti di energia per la contrazione; l’unità motoria;  meccanica della contrazione muscolare (scosse isometriche e isotoniche semplici e tetaniche); tipologie di fibre muscolari. Muscolo liscio (cenni): meccanismo di contrazione; fattori che determinano la contrazione del muscolo liscio. Muscolo liscio monounitario e multiunitario. Muscolo cardiaco (cenni): potenziali pacemaker;  potenziali di azione nel tessuto di conduzione e nelle fibre contrattili; meccanismo di contrazione. Muscoli a presa dei molluschi.

Sistema cardiocircolatorio

Fluidi circolanti: emolinfa e sangue. Organizzazione morfo-funzionale del sistema circolatorio. Sistema Circolatorio Aperto e Chiuso. Sangue nell’uomo: plasma ed elementi corpuscolati. Globuli rossi: funzione e catabolismo dell’emoglobina. Globuli bianchi. Funzione respiratoria del sangue: trasporto dell’ossigeno, pigmenti respiratori, emoglobina, curva di dissociazione dell’emoglobina con l’ossigeno, differenze funzionali tra emoglobina e mioglobina, fattori che regolano l’affinità dell’emoglobina per l’ossigeno: anidride carbonica (effetto Bohr), temperatura, pH, metaboliti. Trasporto dell’anidride carbonica nel plasma e negli eritrociti. Effetto Haldane.

Cuore: aspetti anatomici e funzionali: caratteristiche del tessuto miocardico. Attività elettrica e meccanica del cuore: ciclo cardiaco; gittata sistolica e gittata cardiaca. Regolazione attività cardiaca intrinseca ed estrinseca: legge di Starling.  Pressione sanguigna. Vasi sanguigni: ruolo di arterie, arteriole, capillari e vene. Scambi capillari. Esempi di adattamenti cardiocircolatori nella giraffa.

Alimentazione e Digestione

Energia e funzione alimentare.  Macronutrienti e Micronutrienti. Categorie trofiche e varie tipologie di assunzione del cibo in vertebrati e invertebrati. Tipi di Dieta. Carnivori, Erbivori, Onnivori etc.) Strategie assunzione di cibo (filtrazione etc.). Digestione endocellulare ed extracellulare. Caratteristiche generali degli apparati digerenti nei vertebrati. Digestione e assorbimento. Digestione meccanica ed enzimatica. Digestione di carboidrati. Digestione dei lipidi. Digestione delle proteine. Apparato digerente dell’uomo: cenni anatomici e funzione del tubo digerente (bocca, faringe esofago, stomaco, intestino). Ghiandole annesse: fegato, pancreas, ghiandole salivari.  Motilità del canale alimentare: movimenti peristaltici e di segmentazione. Esempi di apparati digerenti in invertebrati e vertebrati: digestione intra ed extracellulare nei molluschi bivalvi, apparato digerente nei pesci, negli uccelli, nei ruminanti.

Metabolismo energetico

Carboidrati, grassi e proteine come fonte energetica; significato dell’ATP nel metabolismo cellulare. Metabolismo Energetico: Valore calorico degli alimenti.  Bilancio energetico. Metabolismo Basale (BMR) e Metabolismo Standard (SMR): significato, misura, fattori che lo influenzano. Relazione allometrica tra BMR e massa corporea. Quoziente respiratorio. Massima velocità del Metabolismo (MMR). Effetto termogenico degli alimenti (DIT).

Regolazione chimica delle funzioni

Sistema Endocrino: aspetti generali. Classificazione dei messaggeri chimici: regolatori neuroendocrini, endocrini, paracrini, autocrini. Classificazione chimica degli ormoni. Sintesi e trasporto nel sangue. Recettori e meccanismo di azione degli ormoni: recettori di membrana e recettori intracellulari. Regolazione della secrezione ormonale. Asse ipotalamo-ipofisi. Adenoipofisi e neuroipofisi. Principali ghiandole endocrine dell’organismo (pancreas, tiroide, paratoroide, ghiandole surrenali).

Interferenti endocrini (IE): differenze e somiglianze con gli ormoni Andamento e modalità di azione. Storia degli IE. Azioni degli IE a livello dello sviluppo e dell’adulto. Vie attraverso le quali si verifica l’esposizione degli IE. I POP. Diossine, PCB, Atrazina, organostannici.

Sistema Respiratorio

Respirazione Cellulare e Respirazione Esterna. Strutture deputate agli scambi gassosi: Branchie, Trachee e Polmoni. Respirazione cutanea. Sistema respiratorio umano. Fasi della respirazione. Meccanica della respirazione: inspirazione espirazione. Capacità polmonare. Controllo della respirazione. Scambi gassosi con sangue. Esempi di apparati respiratori in alcun specie animali.

Osmoregolazione ed Escrezione

Osmoregolazione ed Escrezione: definizione e principi. Scambi acquosi: osmosi; diffusione semplice e facilitata. Acquaporine: scoperta, caratteristiche strutturali e funzionali. Scambi tra interno e esterno di un organismo: rapporto superficie/volume di un corpo; permeabilità idrica del tegumento. Stress Osmotico: risposte degli organismi. Osmoregolazione negli organismi acquatici (di mare e acqua dolce). Sistema renale: osmoregolazione e Escrezione. Scarti metabolici. Apparato escretore-osmoregolatore nei vari animali. Organi osmoregolatori negli Invertebrati: vacuoli contrattili; nefridi; ghiandole antennali; tubuli del malpighi. Organi osmoregolatori nei Vertebrati Il rene dei vertebrati: generalità sulle funzioni; struttura del nefrone, nefroni corticali e iuxtamidollari; ultrafiltrazione glomerulare: meccanismi e regolazione; i processi di riassorbimento tubulare: riassorbimento di acqua, sali e sostanze, trasporto massimo, soglia renale; i processi di secrezione tubulare; i processi di riassorbimento  e secrezione tubulare; ruolo dell’ansa di Henle nella genesi del gradiente osmotico verticale nella midollare, ruolo dell’urea; ruolo dei “vasa recta”. Osmoregolatori Accessori nei Vertebrati (ghiandola rettale, ghiandola del sale, branchie).

Liquidi dell’organismo e Equilibrio Acido-Base

Compartimenti Liquidi dell’Organismo. Liquidi intra- ed extra-cellulari Equilibrio acido-base dei compartimenti extracellulari: i valori di pH del sangue nei vertebrati, potere tampone delle proteine plasmatiche, potere tampone dell’emoglobina, potere tampone degli elementi minerali, importanza del sistema bicarbonato/acido carbonico, rappresentazione grafica del potere tampone del sangue: il diagramma di Davenport; ruolo dell’apparato respiratorio e del rene nell’equilibrio acido base.

Le relazioni termiche tra animali e ambiente

Temperatura ambiente e funzioni vitali. Temperatura e attività biologica delle macromolecole (es della lattico deidrogenasi e dell’acetlicolinesterasi). Ruolo delle proteine da stress termico (HSP) Fluidità delle membrane biologiche: definizione di fluidità; regolazione ad opera di catene acidi grassi e colesterolo. Omeoviscosità. Fluidità: effetto delle Temperatura e della Pressione Atmosferica. Scambi termici tra animali e ambiente (Conduzione, Convezione, Evaporazione, Irraggiamento). Inerzia termica. Neutralità termica. Regolazione Temperatura Corporea: termoregolatori e termoconformi. Meccanismo della termoregolazione: termorecettori, termogenesi e termolisi. Classificazione degli animali in base alla temperatura corporea: Omeotermi, Pecilotermi, Eterotermi. .

TESTI/BIBLIOGRAFIA

“Fisiologia Animale” A. Poli, EdiSES

 “Fisiologia” C.L. Stanfield, EdiSES

“Fisiologia” R.M. Berne & M.N. Levy, CEA

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

LAURA CANESI (Presidente)

LAURA VERGANI (Presidente)

ELENA GRASSELLI

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Settembre 2018

Orari delle lezioni

FISIOLOGIA ANIMALE

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Test a multiscelta preliminare e prova orale.

L'ammissione all'esame orale avviene previo superamento di un test scritto con 30 domande a multiscelta (almeno 2/3 delle risposte esatte). Il risultato del test non influenza la votazione finale.

La modalità di esame per la valutazione del raggiungimento da parte dello studente degli obiettivi prefissati avverrà con una verifica orale, e sarà sempre condotto da una Commissione costituita da almeno due docenti di ruolo (o in casi limitati da un docente di ruolo e da un cultore della materia designato tale dal CCS) ed ha una durata complessiva di almeno 20 minuti complessivi. La Commissione, nominata con queste modalità, è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento.

Prenotazione: https://servizionline.unige.it/studenti/esami/prenotazione

Saranno disponibili almeno 2 appelli nella sessione invernale (gennaio-febbraio) e 4 appelli nella sessione estiva (giugno, luglio, settembre).

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'ammissione all'esame orale avviene previo superamento di un test scritto con 30 quitz a multiscelta.

La Commissione verifica con accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento ponendo domande diversificate inerenti al programma effettivamente svolto durante le lezioni del corso. Per la valutazione finale dello studente la commissione valuterà i seguenti requisiti: livello di conoscenza degli argomenti oggetto delle domande, capacità di esposizione, capacità di  ragionamento e di collegamento con altri argomenti del Corso di Studi. Nel caso in cui gli obiettivi formativi non risultino raggiunti, lo studente è invitato a verificare meglio le sue conoscenze ed eventualmente ad avvalersi di ulteriori spiegazioni contattando il docente titolare dell'insegnamento.

Calendario appelli

ALTRE INFORMAZIONI

La frequenza regolare è fortemente raccomandata