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Principi di Biofisica e Fisiologia Cellulare. Fisiologia Umana.

- Poltronieri - Elementi di Fisiologia - EdiSES
- Zocchi – Principi di Fisiologia – EdiSES

L'obiettivo del corso è quello di fornire agli studenti le conoscenze di base necessarie per la comprensione dei meccanismi di funzionamento degli organi del corpo umano, la loro integrazione funzionale in apparati, e i meccanismi generali di controllo in condizioni normali. In particolare, nella prima parte del corso saranno affrontati i principi di base di fisiologia cellulare, necessari per comprendere la fisiologia degli organi e apparati. Nella seconda parte, saranno illustrati le funzioni dei diversi apparati con particolare riguardo ai meccanismi di regolazione e mantenimento della omeostasi.
Al termine del corso lo studente dovrà: conoscere e descrivere analiticamente la funzione degli apparati; mostrare la capacità di comprensione dei meccanismi a livello molecolare e cellulare alla base del funzionamento degli apparati; essere in grado di applicare una visione funzionale integrata nel mantenimento dell’omeostasi dell’organismo.

Lo studente dovrà essere in possesso delle nozioni di base di Fisica, Biochimica e di Biologia Cellulare.
L'accesso all'esame è subordinato al superamento degli esami propedeutici, secondo quanto deliberato dal Consiglio di CdS.

Lezioni frontali con possibilità di interazione diretta con il docente, al quale possono essere poste domande per risolvere dubbi durante l'esposizione dei contenuti e a fine-lezione. La frequenza delle lezioni è obbligatoria con un minimo del 75% del numero totale di lezioni per poter sostenere l'esame.

Prova orale.
La verifica dell'apprendimento avviene mediante colloquio orale volto ad accertare il conseguimento degli obiettivi formativi. La prova orale prevede 2 o 3 domande volte a verificare un’adeguata conoscenza sui principali meccanismi di funzionamento degli organi del corpo umano, sulla loro integrazione funzionale in apparati, e sui meccanismi generali di controllo in condizioni normali. Saranno valutate inoltre le capacità di collegamento tra gli argomenti, di ragionamento, di sintesi, di chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio. Il voto finale sarà espresso in trentesimi, dove 18 rappresenta il minimo e 30 il massimo. In particolare, la votazione verrà attribuita sulla base dei seguenti parametri: 18-23, conoscenza sufficiente delle tematiche, scarsa/modesta proprietà di linguaggio, scarsa capacità logico-critica nel descrivere la funzione degli apparati e la loro integrazione nel mantenimento dell’omeostasi; 24-27, sufficiente/buona conoscenza delle tematiche, modesta/buona proprietà di linguaggio, modesta/buona capacità logico-critica nel descrivere la funzione degli apparati e la loro integrazione nel mantenimento dell’omeostasi; 28-30, ottima/eccellente conoscenza delle tematiche, modesta/buona proprietà di linguaggio, ottima/eccellente capacità logico-critica nel descrivere la funzione degli apparati e la loro integrazione nel mantenimento dell’omeostasi; 30 e lode, eccellente conoscenza delle tematiche, eccellente proprietà di linguaggio, eccellente capacità logico-critica nel descrivere la funzione degli apparati e la loro integrazione nel mantenimento dell’omeostasi.

Le slides utilizzate durante le lezioni sono a disposizione degli studenti e saranno caricate sul sito docente in materiale didattico.
Se richieste sono fornite attività di tutorato.

Introduzione allo studio della Fisiologia. Organizzazione dell’organismo - Gli ambienti intra ed extracellulare – Omeostasi.
La membrana plasmatica e gli scambi di materia ed energia fra interno ed esterno. Legge di Fick della diffusione attraverso membrana - Meccanismi di trasporto di molecole neutre e cariche: canali ionici e carriers. Struttura e funzione dei trasportatori. Trasporti attivi e passivi. Osmosi - Flussi di acqua - Pressione osmotica. Trasporti trans-epiteliali. Comunicazione intercellulare: giunzioni comunicanti, segnali paracrini e autocrini. Vie di ricezione dei segnali: tipi di recettori di membrana e relative vie di trasduzione intracellulare. Proprietà elettriche della membrana e fisiologia dei neuroni.
Basi molecolari dell’eccitabilità –flussi ionici- genesi del potenziale di membrana -potenziale d’azione - conduzione del potenziale d’azione nelle fibre mieliniche e amieliniche – potenziali graduati. Sinapsi elettriche e chimiche. I neurotrasmettitori e loro recettori.
Fisiologia del muscolo. classificazione e proprietà generali dei muscoli. La giunzione neuromuscolare Aspetti microscopici della contrazione nel muscolo scheletrico. Accoppiamento eccitazione-contrazione. Muscolo liscio e cardiaco.
Organizzazione del sistema nervoso. Sistema nervoso centrale e periferico.
Sistema nervoso autonomo: neurotrasmettitori e recettori del sistema nervoso autonomo – giunzione neuro effettrice.
Sistema cardiovascolare. una panoramica del sistema cardiovascolare – decorso del sangue attraverso il cuore e i vasi – anatomia del cuore – sistema di conduzione del cuore – basi ioniche dell’attività elettrica del cuore – elettrocardiogramma – ciclo cardiaco – gittata cardiaca e suo controllo – leggi fisiche che regolano il flusso e la pressione del sangue – struttura e funzione dei vasi sanguigni – pressione arteriosa – arteriole e resistenza al flusso – meccanismi di controllo delle resistenze periferiche – capillari, movimento di liquidi attraverso le pareti capillari.
Apparato respiratorio: la circolazione polmonare – la diffusione dei gas, la pressione parziale dei gas, la solubilità dei gas nei liquidi – gli scambi gassosi nei polmoni e nei tessuti – trasporto dei gas nel sangue.
Sistema urinario: anatomia del sistema urinario – i processi degli scambi renali, filtrazione, riassorbimento, secrezione – bilancio idrico – riassorbimento di acqua e regolazione – bilancio del sodio, bilancio del potassio.
Sistema gastrointestinale: anatomia del tratto gastrointestinale – digestione e assorbimento dei nutrienti (carboidrati, proteine, lipidi)– le vie di controllo nervoso ed ormonale nel tratto gastrointestinale (cenni)– secrezione gastrointestinale – peristalsi e segmentazione.
Sistema endocrino: organi endocrini primari e secondari – asse ipotalamo- ipofisario – tiroide – pancreas endocrino- corticale del surrene.

Italian

Principles of Biophysics and Cellular Physiology. Human Physiology.

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The aim of the course is to provide students with the basic knowledge necessary for understanding the main functioning mechanisms of the organs of the human body, their functional integration into the system, and the general control mechanisms in normal conditions. In particular, the first part of the course will address the basic principles of cellular physiology, necessary to understand the physiology of organs and systems. In the second part, the functions of the different systems will be illustrated with particular attention to the mechanisms of regulation and maintenance of homeostasis.
At the end of the course the student must be able to: know and analytically describe the physiology of organs and systems; show the ability to understand the mechanisms at the molecular and cellular level underlying the functioning of systems; be able to apply an integrated functional vision with respect to the regulation and preservation of homeostasis.

The student would be familiar with general principles of Physics, Biochemistry and Cellular Biology.
Access to the exam is subject to passing the preparatory exams, according to what is established by the CdS board.

Frontal lessons with the possibility of direct interaction with the teacher, who can be asked questions to resolve doubts during the presentation of the contents and at the end of the lesson. Attendance of lessons is mandatory with a minimum of 75% of the total number of lessons to take the exam.

Oral examination.
The assessment of learning takes place through an oral examination aimed at ascertaining the achievement of the training objectives. Oral test consists in at least 2 general questions aimed at verifying adequate knowledge on the main mechanisms of functioning of the organs of the human body, on their functional integration into the apparatus, and on the general mechanisms of control under normal conditions. The ability to connect topics, reasoning, synthesis, clarity of presentation and language skills will also be assessed. The final grade is expressed in thirtieths, where 18 represents the minimum and 30 the maximum. In particular, the vote will be given based on the following parameters: 18-23, sufficient knowledge of the topics, poor/modest language skills, poor logical-critical ability in describing the function of the systems and their integration in the maintenance of homeostasis; 24-27, sufficient/good knowledge of the topics, modest/good language skills, modest/good logical-critical ability in describing the function of the systems and their integration in maintaining homeostasis; 28-30, excellent/excellent knowledge of the topics, modest/good language skills, excellent/excellent logical-critical ability in describing the function of the systems and their integration in maintaining homeostasis; 30 cum laude, excellent knowledge of the topics, excellent language skills, excellent logical-critical ability in describing the function of the systems and their integration in the maintenance of homeostasis.

The slides used during the lessons are available to the students and will be uploaded to the teacher's website as teaching material.
Tutoring activities are provided if requested.

General concepts and principles of physiology. Functional organization of the human body - cells as the living units of the body - Intra- and extracellular fluids composition - Homeostasis.
Plasma membrane: energy and materials transports across cell membrane. Fick's law of diffusion - How charged or uncharged molecules are transported: ionic channels and carriers. Structure and function of membrane transporters. Active and passive mechanisms. Osmosis - Water movements -Osmotic pressure. Transports across epithelia. Cell communication: how chemical messengers work.
Electric properties of plasma membrane and physiology of neurons.
Transmission of information through electrical excitation - membrane potential - basic physics of membrane potential - resting membrane potential of the nervous cells - action potential and its propagation – neuronal synapses – neurotransmitters and their receptors.
Physiology of the muscle. The skeletal muscle: molecular basis of contraction. The molecular mechanism of the contraction - neuromuscular transmission and excitation-contraction coupling - smooth and cardiac muscle.
Organization of the nervous system. The central and peripheral nervous system. The somatic and visceral system. Autonomic nervous system: neurotransmitters and type of receptors.
Cardiovascular system. Cardiac function: excitation and electromechanical coupling - conductive system of the heart - the heart pump, cardiac cycle – regulation of heart pumping - the electrocardiogram.
Circulatory function: elements of hemodynamics - Interrelationships of pressure, flow, and resistance -systemic circulation - pulmonary circulation – microcirculation -arterial pressure and its control -mechanisms of blood flow control, local control of blood flow in response to tissue needs, - Exchange of water and nutrients between the blood and cells - fluid filtration across capillaries, hydrostatic and colloid osmotic pressures.
Respiratory function: pulmonary ventilation and respiratory mechanics - physical principles of gas exchange - diffusion of oxygen and carbon dioxide through the respiratory membrane and the tissue fluids - the transport of oxygen and carbon dioxide in the blood.
Renal function: physiologic anatomy of the kidneys - glomerular filtration, renal tubular reabsorption and secretion - concentration and dilution of urine – regulation of extracellular fluid osmolarity - osmoreceptor-ADH feedback system – regulation of sodium and potassium concentration - Acid-Base Regulation.
Digestive function: digestion and gastric absorption- digestion and intestinal absorption - motility of the digestive system - hepatic and pancreatic function - nutrient principles: carbohydrates, proteins, lipids.
Endocrine system function: the hypothalamic-hypophyseal axis, hypophysis hormones - thyroid hormones - the hormones of the pancreas - adrenal gland.