Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Giorgio Fanò Illic
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [ST01] SCIENZE BIOLOGICHE First Cycle Degree (3 years) - [ST01] BIOLOGICAL SCIENCES
Dipartimento: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'AmbienteDepartment: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'Ambiente
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: BIO/09 - FISIOLOGIA
ITALIANO
Italian
Per seguire il corso di Fisiologia Generale gli studenti dovrebbero avere
conoscenze di Matematica, Fisica, Chimica, Chimica Biologica ed Anatomia (Comparata e Umana), al livello delle corrispondenti materie presenti nel corso di Scienze
Biologiche.
To attend the course of General Physiology, students must have notions
of Mathematics, Physics, Chemistry, Biochemistry, Human and Comparative Anatomy, at the level of the corresponding Biological Sciences courses.
Sono previste lezioni teoriche (72 ore) e Seminari su argomenti specifici di approfondimento tenuti da ospiti qualificati e/o organizzati come gruppi di studio degli studenti frequentanti, su base volontaria.
Le esercitazioni pratiche nel campo fisiologico, da svolgersi su animali vivi o su organi di recente espianto, sono impraticabili per ragioni legali.
Sarà possibile, invece, consultare i file dedicati sulla piattaforma didattica del corso e riguardanti procedure e metodologie sperimentali su: circolazione, attività cardiaca, meccanica muscolare e registrazione dei potenziali
Theoretical lessons (72 hours) and workshops on specific topics are held by qualified guests and / or organized as study groups of students attending, on a voluntary basis.
Practical laboratories in the physiological field, to be carried out on live animals or on organs recently removed, are impractical for legal reasons.
Instead, it will be possible to consult the dedicated files on the learning platform regarding procedures and experimental methodologies on: circulation, cardiac activity, muscle activity and potential recording.
Il corso di Fisiologia Generale si propone di fornire gli studenti di
conoscenze sulle strutture e funzioni specifiche dei vari organi ed
apparati degli organismi animali (soprattutto vertebrati), secondo i principi della cosiddetta “systems physiology”
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Alla fine del corso, gli studenti dovrebbero essere in grado di sviluppare una conoscenza significativa tale da permettere di comprendere le relazioni che si pongono in essere tra interno ed esterno della cellula e tra interno ed esterno degli organismi in maniera da assicurare il mantenimento omeostatico della vita.
Competenze trasversali.
Il corso di Fisiologia Generale ha anche come obiettivo la confidenza degli
studenti nell’applicazione del Metodo Scientifico e la conoscenza dei
metodi teorici e delle principali metodiche analitiche per lo studio dei
fenomeni in campi diversi della ricerca biologica.
Knowledge and Understanding.
The aim of the General Physiology course is to provide the students with
basic knowledge of structure and specific functions of organs and
apparatuses in animal organisms (particularly Vertebrates) based on the systems physiology concepts
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
After the course conclusion, students should be able to develop a significative knowledge in order to understand the relationships that are established between inside and outside of the cell and between inside and outside of the organism in order to provide the homeostatic maintenance of life.
Transversal Skills.
Another aim is the development of the student’s attitude towards the
general usage of the Scientific Method. Another aim is that of promoting
the knowledge of the theoretical and practical aspects of the main
analytical methods in use in different fields of the biological research.
Il corso viene sviluppato seguendo le linee guida descritte, in una premessa e tre domande didattiche:
Premessa: la Fisiologia e la sua storia. Dai Filosofi antichi (Ippocrate, Archimede, Galeno) al metodo sperimentale di Galileo fino all’utilizzo dei sistemi nanotecnologici. L’importanza delle “misure” in Fisiologia.
Domanda N° 1- Può il cervello costruire se stesso? I concetti basilari dell’elettrofisiologia. Scambi attraverso le membrane. Diffusione e legge di Fick. Distribuzione ionica ed equilibrio di Donnan. I potenziali di equilibrio di Na+, K+ Cl-. Equazione di Nerst e Goldmann. Genesi del potenziale di riposo e ruolo della pompa elettrogenica. Misure elettrofisiologiche. I canali ionici. Filtro di selettività. Cancelli di attivazione ed inattivazione. Proprietà e regolazione dei canali ionici di Na+, K+ Cl-. Potenziali graduati. Depolarizzazione. Iperpolarizzazione. Potenziali d’azione. Soglia, refrattarietà e blocco. Modulazione in frequenza dei potenziali d’azione. Conduzione dei potenziali elettrotonici. Costante di spazio e di tempo, conduzione negli assoni mielinici e amielinici. Trasmissione sinaptica. Sinapsi elettriche e chimiche, ritardo sinaptico e meccanismi di occlusione e facilitazione. Comunicazione mediante messaggi chimici: neurotrasmettitori e neuropeptidi. Meccanismo d’azione dei neurotrasmettitori. Potenziali postsinaptici eccitatori e inibitori. Meccanismi cellulari e molecolari della memoria a breve e lungo termine e dell’apprendimento. Il ricordo e il recupero mnesico. Riflessi condizionati. Plasticità nervosa. Neuroni a specchio e ridondanza neuronale. Recettori sensoriali e sensibilità: proprietà generali. L’intelligenza artificiale.
Domanda N° 2- Se non c’è vita su Marte (o in cima all’Himalaya) possiamo portarla noi? Il ruolo degli ambienti straordinari negli adattamenti e nella biodiversità. Relazione tra la vita e le forze fisiche presenti sulla terra: campi magnetici, radiazione cosmica, forza di gravità, pressione barometrica. Funzioni della cellula come sistema integrato, omeostasi. Sistemi di trasporto primario e secondario. L’importanza del sistema contrattile per il movimento. Relazione struttura-funzione negli apparati contrattili. Il ruolo del Ca2+ e delle proteine contrattili nella contrazione. Accoppiamento elettro-meccanico. Attività meccanica e rendimento energetico. Sinapsi neuromuscolare: placca motrice e meccanismo d’azione dell’acetilcolina. Relazione struttura funzione dell’unità motrice dei vertebrati. Riflessi spinali dei mammiferi. - Muscolo cardiaco. Proprietà del cuore. La meccanica del miocardio. Elettrofisiologia dei miociti cardiaci. Registrazione dell’attività elettrica. Sistema respiratorio, scambi gassosi, trasporto e diffusione dei gas, controllo nervoso e chimico della respirazione. Adattamenti respiratori alle alte quote e alla profondità. Cenni sui sistemi circolatori di trasporto dei gas.
Domanda N°3- Si può invecchiare senza diventare vecchi? I ritmi biologici. Senescenza e aspettativa di vita. Meccanismi cellulari alla base dell’invecchiamento e morte della cellula. La teoria del danno ossidativo. Capacità rigenerativa degli organismi. Ruolo dell’alimentazione. Ruolo del movimento. Sistema immunitario e sistema endocrino: modificazione in funzione dell’età. Invecchiamento differenziato. Aspettativa di vita e relazioni interindividuali nelle società complesse. Metodi di studio dell’invecchiamento.
The course is developed according to the guidelines described in a preamble and three didactic questions:
Preamble: Physiology and its history. From ancient philosophers (Hippocrates, Archimedes, Galen) to Galileo's experimental method and the use of nanotechnological systems. The importance of "measures" in Physiology.
Question No. 1: Can the brain build itself?
The basic concepts of electrophysiology. Exchanges through membranes. Diffusion and Fick's Law. Ionic distribution and Donnan´s balance. The equilibrium potentials of Na+, K+ Cl-. Equations of Nerst and Goldmann. Genesis of rest potential and role of the electrogenic pump. Electrophysiological measurements. Ionic channels. Selectivity filter. Gates of activation and inactivation. Properties and regulation of the ion channels for Na+, K+ Cl-. Graduated potentials. Depolarization. Hyperpolarization. Action potentials. Threshold, refractoriness and blockage. Frequency modulation of action potentials. Conduction of electrotonic potentials. Time and space constants, conduction in the myelinated and unmyelinated axons. Synaptic transmission. Electrical and chemical synapses, synaptic delay and occlusion and facilitation mechanisms. Communication by chemical messages: neurotransmitters and neuropeptides. Mechanism of action of neurotransmitters. Post-synaptic excitatory and inhibitory potentials. Cellular and molecular mechanisms of short and long-term memory and learning. The memory and the mnesic retrieval. Conditioned reflexes. Nervous plasticity. Mirror neurons and neuronal redundancy. Sensory receptors and sensitivity: general properties. Artificial intelligence.
Question No. 2- If there is no life on Mars (or on top of the Himalayas) can we take it?
The role of extraordinary environments in adaptation and biodiversity. Relationship between life and the physical forces present on earth: magnetic fields, cosmic radiation, gravity, barometric pressure. Functions of the cell as an integrated system, homeostasis. Primary and secondary transport systems. The importance of the contractile system for movement. Structure-function relationship in the contractile apparatus. The role of Ca2+ and contractile proteins in contraction. Excitation-contraction coupling. Mechanical activity and energetic efficiency. Neuromuscular synapse: motor plaque and mechanism of action of acetylcholine. Structure and function relationship of the motor unit of the vertebrates. Spinal reflexes of mammals.Cardiac muscle and its properties. Myocardial mechanics. Electrophysiology of cardiac myocytes. Electrical activity recording. Respiratory system, gas exchange, gas transport and diffusion, nervous and chemical control of breathing. Respiratory adaptations at high altitudes and depth. Notes on gas transport circulatory systems.
Question No. 3: Can I grow old without getting old?
Biological rhythms. Senescence and life expectancy. Cellular mechanisms at the basis of cell aging and death. The theory of oxidative damage. Regenerative capacity of organisms. Role of nutrition. Role of movement. Immune system and endocrine system: age-dependent modification. Diversified ageing. Life expectancy and relationships in complex societies. Methods of studying ageing.
La prova scritta consiste nella elaborazione argomentata di tre risposte a domande su punti espliciti indicati nel programma del corso. Lo studente è libero di sviluppare l’esposizione delle proprie conoscenze secondo il proprio schema individuale.
La prova orale, scelta alternativa dello studente, si svolgerà allo stesso modo e con le stesse limitazioni di quella scritta. Ovviamente le argomentazioni saranno sviluppate sotto forma di dialogo con il docente.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Negli elaborati scritti o nella loro discussione orale lo studente deve
dimostrare
1. di conoscere la struttura e le relazioni anatomiche degli organi e
apparati che costituisco la sede dei fenomeni fisiologici dei quali al
programma;
2. di conoscere le leggi fisiche e fisico-chimiche che sono alla base dei
meccanismi fisiologici dei quali al programma;
3. di sapere applicare le leggi di cui sopra per spiegare il funzionamento
dei meccanismi fisiologici dei quali al programma. Nel caso dell’esistenza
di esperimenti o di osservazioni cruciali per la comprensione di tali meccanismi lo studente deve dimostrare di aver compreso i rapporti
logici che sono alla base della ideazione e della interpretazione degli stessi.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Ad ogni risposta viene assegnato in sede di valutazione provvisoria un punteggio fino a dieci punti. Il voto finale (in trentesimi) sarà costituito dalla somma dei punteggi ottenuti nelle singole risposte. Per il superamento dell’esame è necessario che ogni risposta raggiunga una votazione di almeno sei su dieci.
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale è attribuito in trentesimi, per somma dei punteggi raggiunti nei tre elaborati scritti o delle tre risposte alla fine della discussione orale. L’esame si
intende superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. Verrà
assegnata la lode a studenti che avessero dimostrato particolare padronanza della materia trattata
nell’esame.
Learning Evaluation Methods.
The written test consists of the reasoned elaboration of three free answers to questions on specific points indicated in the program.
The oral test, alternative choice of the student, will take place in the same way and with the same limitations as the written one. Obviously the arguments will be developed in the form of a dialogue with the examiner.
Learning Evaluation Criteria.
Students should show in their written answers or during the oral
discussion the followings.
1. To have knowledge of the structure and the anatomical relations of
organs and apparatuses where physiological mechanisms listed in the
course program take place;
2. To have knowledge of physics and physical chemistry laws on which
those mechanisms are based;
3. To have proficiency on the applications of those laws to explain
physiological mechanisms. In the occurrence of crucial experiments on
those mechanisms, students should describe the logical frame that links
the design of the experiments themselves and their results.
Learning Measurement Criteria.
Each answer is given a score of up to ten points during the preliminary evaluation. The final score (in thirtieths) will be the sum of the scores obtained in each answer. To pass the exam, each answer must reach a score of at least six out of ten.
Final Mark Allocation Criteria.
The final score constitutes by points out of a maximum of 30, constituted
by the sum of the scores of each written or oral answer (10 points multiplied by
the fractional numbers). Students will pass the exam by a minimum of 18
points or higher score. The examiner will grant a ‘cum laude’ praise to
students whenever demonstrate full
mastery of the matter.
. Dispense relative al corso di Fisiologia Generale presenti sul sito del
Dipartimento (DiSVA).
. Vari autori (a cura di E. D'Angelo e A. Peres). Fisiologia: molecole, cellule
e sistemi. EdiErmes, Milano.
. C. Casella V. Taglietti, Principi di Fisiologia - Volume I e II, La Goliardica
Pavese.
. D.U. Silverthorn, Fisiologia, Casa Editrice Ambrosiana.
-Detailed lecture notes on the General Physiology course (A-L), in the
University online site.
. Textbook by different Authors (edited by E. D'Angelo and A. Peres).
Fisiologia: molecole, cellule e sistemi. EdiErmes, Milano.
. C. Casella V. Taglietti (Auth.s) Principi di Fisiologia - Volume I e II, La
Goliardica Pavese.
. D.U. Silverthorn (Auth.) Fisiologia, Casa Editrice Ambrosiana.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2018-2019
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
Tel (+39) 071.220.1, Fax (+39) 071.220.2324
P.I. 00382520427