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Vittorio VELLANI
Ricercatore Universitario
Dipartimento di Scienze Biomediche, Metaboliche e Neuroscienze sede ex-Sc. Biomediche
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Insegnamento: Fisiologia generale
Biotecnologie (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Al termine dell'insegnamento lo studente avrà acquisito i principali e fondamentali meccanismi della fisiologia cellulare, approfondendo in particolare le funzioni delle cellule eccitabili e di quelle renali e gastrointestinali. Gli argomenti sono affrontati con particolare enfasi sugli aspetti meccanicistici, biofisici, termodinamici e biomolecolari dei fenomeni fisiologici alla base del funzionamento di tutte le cellule. Ulteriori dettagli sugli obiettivi formativi sono indicati nel paragrafo “risultati di apprendimento attesi” a seguito dello svolgimento del presente percorso formativo.
Prerequisiti
Costituiscono dei prerequisiti per la comprensione degli argomenti trattati nell’insegnamento le nozioni di base di matematica, fisica, istologia, chimica e biochimica. Non è richiesto il formale superamento dei relativi esami.
Programma del corso
INTRODUZIONE E ARGOMENTI PROPEDEUTICI - 0.5 CFU
Definizione di Fisiologia. Meccanismi a feedback positivo e negativo
Membrane biologiche. Rafts e caveolae di membrana.
Meccanismi di trasporto di membrana, pompe, scambiatori, trasportatori ABC. Diffusione facilitata. Gradienti ionici transmembrana.
ECCITABILITA’ DI MEMBRANA - 1.5 CFU
Equazione di Nernst. Canali ionici. Meccanismi di selettività ionica dei canali.
Potenziale di membrana. Equaziondi Nernst e sua derivazione. Potenziale di inversione di una corrente ionica misurato con il voltage clamp. Equazione di Goldman-Hodgkin-Katz.
Elettricità cellulare. Comportamento dei circuiti RC cellulari. Costante di tempo. Correnti resistive, correnti capacitive, voltaggio e loro andamento nel tempo in un circuito RC in cui venga iniettata una corrente. Costante di spazio nell’assone. Potenziale di azione. Canali del Na e del K voltaggio-dipendenti. Attivazione, de-attivazione e inattivazione. Equazione di Boltzmann applicata alla voltaggio-dipendenza della attivazione e della inattivazione dei canali. Meccanismi a feedback positivo (ciclo di Hodgkin) e a feedback negativo nel potenziale di azione. Soglia del potenziale di azione e sue variazioni in varie condizioni. Refrattarietà assoluta e relativa. Variazioni della conduttanza al Na e al K durante il potenziale di azione.
Proprietà “di cavo” dell’assone. Propagazione del potenziale di azione nell’assone, conduzione saltatoria. Current clamp e voltage clamp. Patch clamp.
Visione di filmati sulle registrazioni in voltage clamp e current clamp nell’assone gigante di calamaro. Tecniche per la misurazione del calcio intracellulare.
TRASMISSIONE - 1.5 CFU
Trasmissione sinaptica elettrica. Trasmissione sinaptica chimica. Neuroni e cellule gliali. Barriera emato-encefalica. Meccanismi cellulari alla base delle tossicodipendenze.
FISIOLOGIA DEL MUSCOLO SCHELETRICO, LISCIO E DEL CUORE - 1 CFU
Fisiologia generale del muscolo scheletrico e del muscolo liscio.
Anatomia e meccanica cardiaca
Potenziale di azione cardiaco
Elettrocardiogramma
FISIOLOGIA CELLULARE ALLA BASE DEI MECCANISMI COGNITIVI - 0.5 CFU
Trasduzione sensoriale: accuratezza e fitness
Neuroni specchio: aspetti cellulari parte del controllo del movimento e della empatia
FISIOLOGIA GENERALE DELL’APPARATO DIGERENTE - 1 CFU
Parte I: SISTEMA NERVOSO ENTERICO: tipi cellulari e meccanismi di regolazione del SN simpatico e parasimpatico.
Parte II: STOMACO. Anatomia funzionale del sistema gastro intestinale; ghiandole gastriche: funzioni e composizione; meccanismi di regolazione della secrezione gastrica; cellule mucose e omeostasi della barriera gastrica.
Parte III: PANCREAS. Componente idroelettrica e peptidica del succo pancreatico: cellula acinare e cellula duttale; meccanismi di regolazione della secrezione pancreatica. INTESTINO: cellule assorbenti e ghiandole enteriche; composizione del succo enterico e meccanismi di controllo della secrezione enterica. FEGATO. Composizione e funzioni della bile. DIGESTIONE e ASSORBIMENTO DI CARBOIDRATI, PROTEINE E LIPIDI.
FISIOLOGIA GENERALE DEL RENE - 1 CFU
Parte I: nefrone, corpuscolo renale e tubulo renale: struttura e funzioni cellulari. Meccanismi di controllo di ultrafiltrazione glomerulare. Meccanismi cellulari di riassorbimento e secrezione lungo il tubulo renale.
Parte II: bilancio idro-elettrico dell’organismo; Equilibrio acido base: pH dell’organismo e sua regolazione.
Metodi didattici
L’insegnamento viene erogato mediante lezioni frontali in presenza che incoraggiano un approccio interattivo. Le lezioni vengono svolte con ampio utilizzo di mezzi audiovisivi (presentazioni in Power Point, filmati, attività al PC). L’insegnamento è erogato in lingua italiana
Testi di riferimento
FISIOLOGIA
D'ANGELO E., PERES A. Edi-Ermes, 2011, 1° edizione
ISBN: 9788870513783
Verifica dell'apprendimento
L’esame consiste 2 prove scritte, la prima costituita da 15 domande con risposte a scelta multipla (4 scelte, una sola esatta, 2 punti per ogni domanda giusta, 15 minuti) sulle parte di fisiologia del rene e dell’apparato gastrointestinale. Per superare la prima prova occorrono rispondere correttamente ad almeno 9 domande, dopodichè si accede a una seconda prova scritta sul resto del programma, costituita da 7 domande aperte, della durata di 60 minuti. Immediatamente dopo il secondo scritto i compiti vengono corretti in presenza dello studente, e contemporaneamente viene svolta una prova orale semistrutturata, la durata minima oltre al tempo di correzione della prova scritta (in cui si interagisce con lo studente) va da 5 a 30 minuti circa. Le prime domande servono a chiarire l’effettiva comprensione di argomenti in cui sono emersi problemi nello scritto, altre vertono su tutto il programma. L’esame quindi e’ sempre concluso e il risultato comunicato a studentesse/studenti nel medesimo giorno della prova. Il voto finale è dato dalla media pesata per i crediti delle due parti del corso. Se l’esito finale dell’esame è negativo, lo studente/studentessa è tenuto a ripetere la prova con domande a scelta multipla all’appello successivo.
Gli appelli d’esame si svolgono nell’arco del calendario didattico dell’offerta formativa e per ogni appello lo/a studente/studentessa che intenda sostenerlo dovrà iscriversi utilizzando la piattaforma dedicata su Esse3. L’iscrizione viene aperta 7-10 gg prima dell’esame, gli appelli sono pubblicati nel mese di maggio. Non sono previste valutazioni intermedie.
La valutazione è espressa in trentesimi. L’esame si considera superato con un punteggio minimo non inferiore a 18/30. Per superare la prova, lo studente deve dimostrare di avere acquisito conoscenze e comprensione dei processi fisiologici in programma e di saperli illustrare sia per iscritto che oralmente con proprietà di linguaggio utilizzando il proprio pensiero critico, la propria curiosità, la propria iniziativa, e di saper fare collegamenti tra argomenti diversi.
La valutazione terrà conto della: i) comprensione dell’argomento e di comprensione dei meccanismi molecolari e cellulari in programma; ii) chiarezza e capacità di sintesi nell’esposizione degli argomenti richiesti; iii) capacità di utilizzare correttamente i termini tecnici e di effettuare collegamenti.
Risultati attesi
Lo studente acquisirà la comprensione e la conoscenza dei meccanismi fisiologici dei sistemi nervoso, gastrointestinale e renale. Lo studente sarà in grado di comunicare la conoscenza acquisita con linguaggio rigoroso e corretto dal punto di vista tecnico e scientifico e di applicare e integrare con gli altri soggetti di studio in un contesto coerente le nuove nozioni e i concetti assimilati in questo corso.