1. Membrane cellulari e trasporto transmembrana di soluti e acqua. Compartimenti cellulari. Specializzazione della membrana plasmatica: rapporti cellula-cellula e cellula-ambiente (giunzione e canali); riconoscimento di materiali endogeni ed esogeni (recettori). Permeabilità della membrana: diffusione passiva e legge di Fick. Osmosi e pressione osmotica. Osmolarità e tonicità. Proprietà osmotiche delle cellule. Trasporto trans-membrana mediato da proteine: trasporto facilitato, trasporto attivo primario e trasporto attivo secondario. Proprietà strutturali e funzionali dei canali ionici. Trasporto attraverso gli epiteli (8 ore) 2. Fisiologia del rene: osmoregolazione ed escrezione. Considerazioni generali. Omeostasi ed osmoregolazione. Il rene di mammifero: struttura e vascolarizzazione. Il nefrone e le sue funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Modificazioni tubulari del filtrato glomerulare. Scambio e moltiplicazione in controcorrente, gradiente cortico-midollare di osmolarità. Riassorbimento di sali ed acqua nel tubulo distale e nel dotto collettore e loro regolazioni ormonali (ormone antidiuretico, sistema renina-angiotensina-aldosterone, fattore natriuretico atriale). Regolazione renale della pressione osmotica e del pH del sangue. (8 ore) 3. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst. Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità e resistenza. Basi ioniche del potenziale d’azione. Il voltage-clamp. Proprietà autorigeneranti del potenziale d'azione. Propagazione del potenziale d'azione: teoria del cavo. Propagazione passiva dei segnali elettrici. Costante di tempo. Costante di spazio. Modalità di propagazione del potenziale d’azione nelle fibre amieliniche e mieliniche. Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio dei neurotrasmettitori: natura quantica del rilascio, influenza della depolarizzazione e del calcio. Recettori post-sinaptici ionotropi e metabotropi. Giunzione neuromuscolare. Sinapsi colinergiche nicotiniche e muscariniche (12 ore) 4. Fisiologia del movimento muscolare. Il muscolo scheletrico. Meccanica della contrazione muscolare. Basi ultrastrutturali e molecolari della contrazione e accoppiamento eccitazione-contrazione. Componenti attive e passive. Contrazione muscolare in condizioni isotoniche ed isometriche. Scossa singola e tetano. Relazione forza/lunghezza del muscolo in toto e del sarcomero. Modulazione della forza contrattile. Lavoro e fatica muscolare. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione. (6 ore) 5. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare, scambio di gas a livello degli alveoli. Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. Scambi gassosi a livello dei tessuti, consumo di ossigeno. Influenza della pO2 , della pCO2 e del pH sulla ventilazione polmonare. Sistemi tampone e regolazione del pH del sangue. Controllo nervoso della respirazione; centri e riflessi respiratori. Barocettori e chemocettori. (6 ore) 6. Fisiologia del cuore e della circolazione. Aspetti generali. Il cuore: struttura, proprietà elettriche e contrattili. Potenziali pace-maker. Il ciclo cardiaco: manifestazioni elettriche, meccaniche ed idrodinamiche. Gittata cardiaca. Lavoro del cuore. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene. Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi. (10 ore) 7. Regolazione ormonale. Generalità sulle ghiandole endocrine. Natura chimica degli ormoni. Ormoni steroidei e recettori intracellulari. Ormoni che agiscono mediante recettori di membrana e secondi messaggeri. Meccanismi di regolazione dei livelli ormonali. Ormoni che regolano il metabolismo energetico: ormoni tiroidei; ormoni pancreatici e loro ruolo nella regolazione della glicemia. (8 ore) 8. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Alimentazione ed energia. Generalità sul sistema digerente. Digestione dei carboidrati, lipidi e proteine. Secrezioni gastro-intestinali: acidi, basi ed enzimi digestivi. Meccanismi di assorbimento. (6 ore) SESSIONI DI LABORATORIO DIDATTICO: I laboratori didattici sono incentrati sullo studio di principi fisiologici di base, come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Inotre, in queste sessioni gli studenti prenderanno confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio, quali: bilance, centrifughe, spettrofotometro, nonché nell’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione (12 ore).

1 testo a scelta tra i seguenti: - Fisiologia Generale Autori: E. D’angelo, A. Peres - Casa Editrice: edi-ermes - Fisiologia e Biofisica delle cellule Autori: V. Taglietti e C. Casella – Casa Editrice EdiSES - Fisiologia-Dalle molecole ai sistemi integrati Autori: E. Carbone, G, Aicardi, R. Maggi; Casa Editrice: Edises - Fisiologia Umana - Un approccio integrato Autori: D.U. Silverthorn - Casa Editrice: Pearson Nel caso si scegliesse l’ultimo testo suggerito, i punti 3 e 4 del programma dovranno essere approfonditi su uno degli altri testi. Tutti i testi sono presenti nella Biblioteca del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin” e sono a disposizione per consultazione e/o prestiti a breve termine. Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: https://elearning2.uniroma1.it

Laboratorio Didattico Laboratorio 1. Pressione Osmotica Laboratorio 2. Studio della Tonicità delle soluzioni Laboratorio 3. Dosaggio di un'attività enzimatica: la glucosio 6-fosfatasi

D.U. Silverthorn "Fisiologia" Casa Editrice Ambrosiana

PROGRAMMA DEL CORSO DI FISIOLOGIA GENERALE 1. Membrane cellulari e trasporto transmembrana di soluti e acqua. Compartimenti cellulari. Specializzazione della membrana plasmatica: rapporti cellula-cellula e cellula-ambiente (giunzione e canali); riconoscimento di materiali endogeni ed esogeni (recettori). Permeabilità della membrana: diffusione passiva e legge di Fick. Osmosi e pressione osmotica. Osmolarità e tonicità. Proprietà osmotiche delle cellule. Trasporto trans-membrana mediato da proteine: trasporto facilitato, trasporto attivo primario e trasporto attivo secondario. Proprietà strutturali e funzionali dei canali ionici. Trasporto attraverso gli epiteli (8 ore) 2. Fisiologia del rene: osmoregolazione ed escrezione. Considerazioni generali. Omeostasi ed osmoregolazione. Il rene di mammifero: struttura e vascolarizzazione. Il nefrone e le sue funzioni: filtrazione glomerulare, riassorbimento e secrezione tubulare. Modificazioni tubulari del filtrato glomerulare. Scambio e moltiplicazione in controcorrente, gradiente cortico-midollare di osmolarità. Riassorbimento di sali ed acqua nel tubulo distale e nel dotto collettore e loro regolazioni ormonali (ormone antidiuretico, sistema renina-angiotensina-aldosterone, fattore natriuretico atriale). Regolazione renale della pressione osmotica e del pH del sangue. (8 ore) 3. Sistema nervoso e fisiologia delle cellule eccitabili. Proprietà elettriche delle membrane cellulari. Potenziale trans-membrana. Equilibrio di Gibbs-Donnan. Equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst. Equazione di Goldman. Caratteristiche generali delle membrane eccitabili. Proprietà elettriche passive delle membrane: capacità e resistenza. Basi ioniche del potenziale d’azione. Il voltage-clamp. Proprietà autorigeneranti del potenziale d'azione. Propagazione del potenziale d'azione: teoria del cavo. Propagazione passiva dei segnali elettrici. Costante di tempo. Costante di spazio. Modalità di propagazione del potenziale d’azione nelle fibre amieliniche e mieliniche. Sinapsi elettriche. Sinapsi chimiche. Meccanismo di rilascio dei neurotrasmettitori: natura quantica del rilascio, influenza della depolarizzazione e del calcio. Recettori post-sinaptici ionotropi e metabotropi. Giunzione neuromuscolare. Sinapsi colinergiche nicotiniche e muscariniche (12 ore) 4. Fisiologia del movimento muscolare. Il muscolo scheletrico. Meccanica della contrazione muscolare. Basi ultrastrutturali e molecolari della contrazione e accoppiamento eccitazione-contrazione. Componenti attive e passive. Contrazione muscolare in condizioni isotoniche ed isometriche. Scossa singola e tetano. Relazione forza/lunghezza del muscolo in toto e del sarcomero. Modulazione della forza contrattile. Lavoro e fatica muscolare. Fibre muscolari ed unità motorie. Ipotesi molecolare della generazione di forza. Arco riflesso spinale: riflesso miotatico e riflesso miotatico inverso. Arco riflesso autonomo. Sistema nervoso autonomo ortosimpatico e parasimpatico. Muscolatura liscia e sua innervazione. (6 ore) 5. Fisiologia della respirazione: scambi gassosi ed equilibrio acido-base. Composizione dell'aria. Leggi dei gas. Meccanismo della ventilazione polmonare, scambio di gas a livello degli alveoli. Trasporto di ossigeno e di anidride carbonica nel sangue. Scambi gassosi a livello dei tessuti, consumo di ossigeno. Influenza della pO2 , della pCO2 e del pH sulla ventilazione polmonare. Sistemi tampone e regolazione del pH del sangue. Controllo nervoso della respirazione; centri e riflessi respiratori. Barocettori e chemocettori. (6 ore) 6. Fisiologia del cuore e della circolazione. Aspetti generali. Il cuore: struttura, proprietà elettriche e contrattili. Potenziali pace-maker. Il ciclo cardiaco: manifestazioni elettriche, meccaniche ed idrodinamiche. Gittata cardiaca. Lavoro del cuore. Regolazione nervosa della frequenza cardiaca. Il sangue: caratteristiche generali. Dinamica dei fluidi: flusso, portata, pressione, velocità e resistenza. Emodinamica. Circolo sistemico: arterie, capillari, vene. Flusso e pressione nei vari distretti e loro regolazione. Regolazione della pressione arteriosa: riflessi barocettivi e chemocettivi. (10 ore) 7. Regolazione ormonale. Generalità sulle ghiandole endocrine. Natura chimica degli ormoni. Ormoni steroidei e recettori intracellulari. Ormoni che agiscono mediante recettori di membrana e secondi messaggeri. Meccanismi di regolazione dei livelli ormonali. Ormoni che regolano il metabolismo energetico: ormoni tiroidei; ormoni pancreatici e loro ruolo nella regolazione della glicemia. (8 ore) 8. Nutrizione, digestione ed assorbimento. Alimentazione ed energia. Generalità sul sistema digerente. Digestione dei carboidrati, lipidi e proteine. Secrezioni gastro-intestinali: acidi, basi ed enzimi digestivi. Meccanismi di assorbimento. (6 ore) SESSIONI DI LABORATORIO DIDATTICO: I laboratori didattici sono incentrati sullo studio di principi fisiologici di base, come la diffusione e la pressione osmotica attraverso le membrane cellulari, la tonicità delle cellule a contatto con soluzioni caratterizzate da diversa osmolarità e/o composizione chimica, la determinazione di attività enzimatiche specifiche all’interno di tessuti. Inotre, in queste sessioni gli studenti prenderanno confidenza con piccole strumentazioni di laboratorio, quali: bilance, centrifughe, spettrofotometro, nonché nell’utilizzo di pipette graduate e ad alta precisione (12 or

1 testo a scelta tra i seguenti: - Fisiologia Generale Autori: E. D’angelo, A. Peres - Casa Editrice: edi-ermes - Fisiologia e Biofisica delle cellule Autori: V. Taglietti e C. Casella – Casa Editrice EdiSES - Fisiologia Animale Autori: D. Randall, W. Burggren, K. French - Casa Editrice: Zanichelli - Fisiologia Umana - Un approccio integrato Autori: D.U. Silverthorn - Casa Editrice: Pearson Nel caso si scegliesse l’ultimo testo suggerito, i punti 3 e 4 del programma dovranno essere approfonditi su uno degli altri testi. Tutti i testi sono presenti nella Biblioteca del Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin” e sono a disposizione per consultazione e/o prestiti a breve termine. Per un immediato aggiornamento dei testi o del materiale didattico distribuito dal docente consultare la pagina web del corso: https://elearning2.uniroma1.it

Laboratorio Didattico Laboratorio 1. Pressione Osmotica Laboratorio 2. Studio della Tonicità delle soluzioni Laboratorio 3. Dosaggio di un'attività enzimatica: la glucosio 6-fosfatasi

D.U. Silverthorn "Fisiologia" Casa Editrice Ambrosiana