Concetto di omeostasi: fattori attivi e passivi. Trasporto trans membrana dell’acqua e dei soluti. Equilibrio elettrochimico. Potenziali bioelettrici. Propagazione e trasmissione dell’informazione nel sistema nervoso. La trasduzione del segnale negli organi di senso. La contrazione muscolare e la motilità cellulare. I meccanismi coinvolti nelle funzioni della vita vegetativa (scambi di gas e soluti). Esempio di sistema regolato: Integrazione sensitivo-motoria.
Randall et al.: Eckert, Fisiologia animale IV ed.), Zanichelli
Aidley: The Physiology of excitable cells, (IV ed). Cambridge University Press
D’Angelo – Peres: Fisiologia, Edi Ermes
Nicholls et al.: Dai neuroni al cervello. Zanichelli
Berne et al.: Fisiologia. Casa Editrice Ambrosiana.
Obiettivi Formativi
Conoscenze:
Meccanismi di funzionamento degli esseri viventi a livello cellulare tissutale e di organo, con particolare riferimento al mondo animale.
Competenze acquisite
Comprendere il nesso tra struttura e funzione a diversi livelli dell’organizzazione della materia vivente dalle molecole al sistema integrato. Comprendere il ruolo del mezzo esterno e dei parametri passivi e attivi che permettono alle cellule e ai tessuti di mantenere l’omeostasi
Capacità acquisite al termine del corso:
Analizzare e interpretare la relazione tra i parametri rilevanti per una funzione biologica, attraverso rappresentazioni grafiche. Comprendere libri di testo sulla fisiologia generale e il progresso delle conoscenze nel campo.
Prerequisiti
Insegnamenti contenenti i prerequisiti (vincolanti e/o consigliati)
Corsi vincolanti: Matematica, Fisica, Chimica generale, inorganica e organica
Corsi raccomandati: Citologia e Istologia, Biochimica, Anatomia comparata
Metodi Didattici
CFU: 6
Numero di ore totali del corso: 225 (= 9 x 25)
Numero di ore per studio personale e altre attività formative di tipo individuale: 149
Numero di ore relative alle attività in aula: 64
Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 12
Numero di ore relative ad attività di esercitazioni (in laboratorio e in campo):
Numero di ore relative ad attività seminariali: 0
Numero di ore relative ad attività di stage: 0
Numero di ore per prove in itinere: 9
Altre Informazioni
Frequenza delle lezioni ed esercitazioni:
raccomandata
Strumenti a supporto della didattica
Simulazioni con modelli. Video su tecniche di fisiologia generale.
Orario di ricevimento
Venerdi, 14-17, previo appuntamento telefonico o messaggio email
Email: vincenzo.lombardi@unifi.it
Modalità di verifica apprendimento
Modalità: prove scritte in itinere e esame orale finale
Programma del corso
Contenuti del corso (programma dettagliato):
OMEOSTASI CELLULARE, MECCANISMI DI TRASPORTO, EQUILIBRI IONICI.
Composizione e struttura delle membrane cellulari. Concetto di membrana in fisiologia. Omeostasi: meccanismi passivi e attivi. Trasporto transmembranario di acqua e di soluti. Osmolarità e tonicità. Fattori che determinano la costante di tempo nei processi di diffusione. Trasporti mediati. Ruolo dei canali ionici, dei carriers e delle pompe. Trasporto attivo primario e secondario. Trasporto transepiteliale. Richiesta energetica. Trasporto tra ambienti in movimento. Scambiatori e moltiplicatori in controcorrente nel rene. La diffusione dei gas a livello degli epiteli respiratori.
Equilibrio elettrochimico e potenziali bioelettrici. Potenziale di equilibrio. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Potenziali di membrana multi-ionici. Pompa Na+-K+ Modello elettrico della membrana.
MECCANISMI DI FUNZIONAMENTO NELLA VITA DI RELAZIONE
Messaggi elettrici e messaggi chimici. Elettricità animale. Eccitabilità, soglia. Registrazioni elettriche dell'attività nervosa. Potenziale d'azione e sua genesi. Caratteristiche dei canali ionici dipendenti dal potenziale. Propagazione e trasmissione dell’impulso nervoso. Sinapsi chimiche e elettriche. Gap Junctions. La giunzione neuromuscolare: azione del neurotrasmettitore. Ruolo del Ca++ nell’esocitosi del neurotrasmettitore. Cinetica dell'interazione mediatore-recettore. Sinapsi interneuroniche: Sinapsi chimiche dirette e indirette. Integrazione nelle sinapsi dei motoneuroni spinali. Recettori ionotropi e metabotropi. Neuromodulatori. I recettori sensoriali. Potenziale di recettore e processo di trasduzione. Relazione tra intensità dello stimolo e risposta del recettore. Adattamento. Codificazione del segnale in ampiezza e in frequenza. Controllo centrale della sensibilità dei recettori.
Motilità cellulare e contrattilità. Relazione struttura funzione nel muscolo scheletrico. Proteine muscolari e modelli contrattili ricostituiti. Teoria dello scorrimento dei filamenti. Meccanica e energetica della contrazione. La produzione di lavoro e calore. Potenza ed efficienza. L’accoppiamento chemo-meccanico. Il meccanismo d’azione del motore molecolare miosinico. Accoppiamento eccitazione contrazione. Relazione struttura-funzione del reticolo sarcoplasmico trasversale e longitudinale. Regolazione: ruolo del Ca++ e delle proteine regolatrici.
MECCANISMI DELLE FUNZIONI VISCERALI. Cuore e sistema circolatorio. Struttura del cuore nei vertebrati. Potenziale d'azione cardiaco. Potenziale "pace-maker". Relazione tra potenziale d'azione e contrazione. Controllo simpatico e parasimpatico. Microcircolazione. Scambi di gas e soluti nei tessuti.
Relazione struttura-funzione delle cellule muscolari lisce. Relazione tra potenziale d'azione e contrazione. Fattori che influenzano l'attività del muscolo liscio: stiramento, mediatori chimici, ormoni. Metabolismo. Calorimetria diretta e indiretta.
SISTEMI INTEGRATI DI REGOLAZIONE E DI CONTROLLO.
Feed-back positivo e negativo.
Funzioni integrate: Controllo del movimento. Instabilità del feed-back e sua correzione.