Course Syllabus
Obiettivi
L'insegnamento è diviso in due moduli. Il primo modulo si propone di fornire allo studente in biotecnologie i concetti base di fisiologia generale; il secondo modulo si propone invece di fornire una panoramica sulla struttura (anatomia) e sui meccanismi che governano la funzione dei diversi sistemi organici.
In particolare, alla fine dell’insegnamento lo studente avrà acquisito le seguenti capacità.
Conoscenza e capacità di comprensione.
Essere in grado di traslare informazioni di fisiologia cellulare alla fisiologia d’organo
Capacità di applicare conoscenza e comprensione.
essere in grado di applicare le leggi della fisiologia insieme a quelle della fisica e della biochimica per comprendere i meccanismi alla base di fenomeni complessi
Autonomia di giudizio
Essere in grado di valutare quanto appreso con grande senso critico
Abilità comunicative
comunicare in modo esaustivo con una corretta terminologia scientifica quanto appreso
Capacità di apprendere
Apprendere con senso critico gran parte della letteratura scientifica sulla fisiologia degli organismi superiori
Contenuti sintetici
Il primo modulo dell'insegnamento tratta argomenti di fisiologia cellulare con particolare attenzione ai trasporti transmembranari, ai segnali elettrici delle membrane cellulari, alla fisiologia della cellula nervosa e muscolare. L'insegnamento affronta poi la fisiologia dei sistemi organici dell'uomo a partire dal sistema nervoso somatico sensoriale, i sensi speciali della vista e dell'udito. Il secondo modulo dell'insegnamento illustra il funzionamento della maggior parte dei sistemi organici dell'uomo, quali il sistema nervoso motorio somatico e vegetativo, endocrino, cardiovascolare, respiratorio, renale e digerente.
Programma esteso
Fisiologia cellulare
-Membrane plasmatiche, trasporti passivi ed attivi transmembranari. Canali ionici, struttura e funzione. Proprietà elettriche delle membrane cellulari, potenziale di membrana e proprietà passive delle membrane.
-Neuroni, struttura e funzione. Canali ionici voltaggio dipendenti, genesi e propagazione del potenziale d’azione. Sinapsi elettriche e chimiche, eccitatorie ed inibitorie. Giunzione neuromuscolare.
-Fibra muscolare striata scheletrica, struttura e funzione. Accoppiamento eccitazione-contrazione, confronto tra muscolo scheletrico e cardiaco.
-Muscolo liscio, struttura e funzione. Relazione endotelio-muscolo liscio.
Fisiologia dei Sistemi
-Sistema nervoso somatico: anatomia sistema sensoriale e motorio.
Neurone sensoriale: trasduzione, trasmissione e codifica dello stimolo sensoriale. Cenni sistema somatosensoriale. Fotorecettori, trasduzione del segnale luminoso e circuiti retinici. Orecchio, trasduzione del segnale sonoro.
Sistema motorio: programmazione ed esecuzione del movimento volontario; sistemi paralleli nel controllo del movimento volontario (cervelletto e nuclei della base). Riflessi spinali.
-Sistema limbico: comportamenti pulsionali. Termoregolazione
-Sistema nervoso autonomo: Ortosimpatico e Parasimpatico. Riflessi autonomici (barocettivo, chemiocettivo).
-Sistema Endocrino: Asse ipotalamo-ipofisi e relative ghiandole (tiroide, surrene, gonadi). Midollare del surrene. Sistemi endocrini a controllo periferico (esempi insulina-glucagone, sistema renina-angiotensina).
-Sistema Cardiovascolare: Cuore: elettrofisiologia, funzione meccanica. Circolo arterioso e venoso. Scambi capillari. Omeostasi integrata di pressione arteriosa e volume intravascolare.
-Sistema respiratorio: Meccanica respiratoria. Scambi alveolo-capillare. Trasporto dei gas nel sangue. Circolo polmonare e sua regolazione.
-Sistema escretore: Organizzazione anatomo-funzionale del parenchima renale. Meccanismo di filtrazione glomerulare e sua regolazione. Meccanismi di riassorbimento e secrezione tubulare. Clearance dei soluti. Ruolo del rene nel bilancio acido/base. Controllo di volume, osmolarità e concentrazioni elettrolitiche.
-Sistema Digerente: Digestione (fasi cefalica, gastrica, intestinale). Pancreas esocrino. Fegato e formazione della bile. Assorbimento: zuccheri, aminoacidi, lipidi, acqua. Trasporto dei lipidi nel sangue.
Prerequisiti
Prerequisiti: conoscenze di biochimica e fisica.
Propedeuticità specifiche: nessuna.
Propedeuticità generali: lo studente può sostenere gli esami del terzo anno dopo aver superato tutti gli esami del primo anno di corso.
Modalità didattica
Lezioni frontali.
L'insegnamento è tenuto in lingua italiana.
Nel periodo di emergenza Covid:
Per entrambi i moduli le lezioni verranno tenute in modalità SINCRONA (unimib.webex.com/meet/marcella.rocchetti; unimib.webex.com/meet/antonio.zaza) e registrate per eventuale accesso in differita. Sebbene la partecipazione in sincrono non sia obbligatoria, Il docente fa presente che una lezione in sincrono e la sua registrazione non hanno la stessa valenza didattica.
Materiale didattico
Il materiale presentato durante le lezioni (slide) è disponibile sulla piattaforma e-learning dell'insegnamento.
Libri di testo suggeriti:
Fisiologia – Molecole, cellule e sistemi. A cura di D'Angelo E. e Peres A, Edi Ermes editore.
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Esame scritto + orale.
Esame scritto (35 min): consiste in un quiz di 30 domande. Possono accedere all'orale gli studenti che raggiungano il punteggio minimo di 18/30; il voto della prova scritta concorre alla formulazione del voto finale.
Esame orale: prevede domande su tutto il programma del corso. Verranno sottoposti allo studente problemi inediti, non oggetto delle lezioni frontali. Questo consente di verificare non solo l'acquisizione di concetti e metodologie di base oggetto dell’insegnamento, ma anche la capacità dello studente di creare collegamenti e di applicarle a problemi specifici.
Orario di ricevimento
Ricevimento: su appuntamento, previa e-mail al docente.
Aims
The course is divided into two modules. The first module aims to provide the biotechnology student with the basic concepts of general physiology; the second module aims to provide an overview of the structure (anatomy) and the mechanisms that govern the function of organic systems.
In particular, at the end of the course the student will have acquired the following skills:
Knowledge and understanding
To be able to translate cellular physiology information to organ physiology
Applied knowledge and understanding
To be able to apply the laws of physiology together with those of physics and biochemistry to understand the mechanisms underlying complex phenomena
Making judgments
To be able to evaluate what has been learned with great critical sense
Communication skills
To comprehensively communicate what has been learned with a correct scientific terminology
Learning skills
To learn critically a large part of the scientific literature on the physiology of higher organisms
Contents
The first module of the course deals with topics of cell physiology with particular attention to transmembrane transports, to the electrical signals of cell membranes, to the physiology of neurons and muscle cells. The course then addresses the physiology of human organ systems, starting from the sensory somatic nervous system, the special senses of vision and hearing. The second module of the course illustrates the functioning of most human organ systems, such as the somatic and vegetative nervous system, the endocrine, cardiovascular, respiratory, renal and digestive systems.
Detailed program
Cellular physiology
-Plasma membranes, passive and active transmembrane transports. Ion channels, structure and function. Electrical properties of the plasma membrane (membrane potential and passive properties of cell membranes).
-Neurons, structure and function. Voltage dependent ion channels, genesis and propagation of the action potential. Electrical and chemical synapses, excitatory and inhibitory synapses. Neuromuscular junction.
-Skeletal and cardiac muscle, structure and function. Excitation-contraction coupling, comparison between skeletal and cardiac muscle.
-Smooth muscle, structure and function. Endothelium-smooth muscle relationship.
System Physiology
-Somatic nervous system: sensory and motor system anatomy.
Sensory neuron: transduction, transmission and encoding of the sensory stimulus. Overview of somatosensory system. Photoreceptors, visual photo-transduction and retinal circuits. Ear, hair cells and mechano-electrical transduction of the sound signal.
Movement programming and execution. Parallel systems in movement control (cerebellum and basal nuclei). Spinal reflexes.
-Limbic System: Pulsional behaviors. Thermoregulation
-Autonomic nervous system: Sympathetic and parasympathetic system. Autonomic reflexes (baroceptors, chemoceptors).
-Endocrine system: Hypothalamus-hypophysis system and peripheral glands (thiroid, surrenal, gonads). Endocrine systems with peripheral control (e.g. insulin, glucagone, renin-angiotensin).
-Cardiovascular System: The heart: electrophysiology, mechanical function. Arteries, veins, capillary exchanges. Integrated homeostasis of pressure and volume.
-Respiratory System: Lung mechanics, alveolus -blood exchanges, gas transport in blood. Pulmonary circulation and its regulation.
-Excretory system: Anatomo-functional organization of the renal parenchyma. Glomerular filtration mechanism and its regulation. Reabsorption and tubular secretion mechanisms. Renal clearance. Role of the kidney in the acid / base balance. Volume, osmolarity and electrolyte concentrations control.
-Digestive system: Digestion phases: cefalic, gastric, intestinal. Esocrine pancreas. Liver and bile formation. Absorption: sugars, aminoacids, lipids, water. Lipid transport in blood.
Prerequisites
Background: basics of biochemistry and physics
Specific prerequisites: none.
General prerequisites: Students can take the exams of the third year after having passed all the exams of the first year of the course.
Teaching form
Classroom lectures.
Teaching language: italian.
During the Covid emergency period:
For both modules, the lessons will be held in SYCHRONOUS mode (unimib.webex.com/meet/marcella.rocchetti; unimib.webex.com/meet/antonio.zaza) and recorded for offline use. Although synchronous attendance is not obligatory, the teacher remarks that a synchronous lecture and its recording do not have the same didactic value.
Textbook and teaching resource
Learning material (slides of the lessons) is available at the e-learning platfrom of the course.
Recommended textbook:
"Fisiologia – Molecole, cellule e sistemi", D'Angelo E. & Peres A Eds, Edi Ermes.
Semester
First semester
Assessment method
Written test (quiz) + oral examination.
The written test (35 min) consists of a computer test of 30 multiple-choice questions concerning the whole course content. Students with sufficient mark (> 18/30) can take the oral examination; the written examination mark does concurr to the final grade.
Oral examination: it is concerning the whole course content. Students will be asked to reason about problems not necessarily explored during classroom lectures. This allows to verify not only the acquisition of basic concepts and methodologies, but also the student's ability to create links and apply his/her knowledge to specific problems.
Office hours
Contact: on demand, upon request by mail to lecturer.