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Anno Accademico 2017/18
01NEAMA
Fondamenti di biologia, anatomia e fisiologia
Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Roatta Silvestro ORARIO RICEVIMENTO     44 16 0 0 13
Roatta Silvestro ORARIO RICEVIMENTO     44 16 0 0 13
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
BIO/09 6 C - Affini o integrative Attività formative affini o integrative
Presentazione
L'insegnamento intende fornire agli studenti una visione integrata del funzionamento del corpo umano dei principali sistemi di regolazione e delle loro interazioni. Nell'ambito del corso saranno inoltre fornite le necessarie nozioni propedeutiche di Biologia e di Anatomia e un'introduzione alla terminologia e alle convenzioni in uso nell'ambito biomedico.
Risultati di apprendimento attesi
Lo studente dovrà possedere una visione di insieme del corpo umano, una comprensione del funzionamento dei vari sistemi e apparati come descritti nel programma del corso e dovrà aver acquisito famigliarità con la terminologia necessaria alla loro trattazione.
Le nozioni acquisite gli consentiranno di ragionare sui meccanismi di adattamento del corpo alle mutevoli situazioni interne ed ambientali, e sui vari sistemi di regolazione e che garantiscono il mantenimento dell'omeostasi e la sopravvivenza. Il bagaglio di conoscenza e il linguaggio acquisito dovranno inoltre facilitare lo studente nel dialogo con interlocutori di estrazione biomedica e nell'approfondimento di argomenti specifici nella letteratura medica.
Prerequisiti / Conoscenze pregresse
Nessuno.
Programma
La cellula
Accenni di microscopia ottica ed elettronica. La cellula eucariotica: definizione della struttura e del funzionamento dei differenti organelli. Struttura e funzioni della membrana plasmatica e concetto di mosaico fluido. Reticolo endoplasmatico liscio e rugoso. Apparato di Golgi e lisosomi. Citoscheletro: microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi. Struttura e funzione del nucleo: meccanismi di replicazione e trascrizione del DNA e traduzione proteica. Meccanismi di regolazione dell'espressione genica, il promotore di un gene, i fattori di trascrizione, gli enhancers, la regolazione dell'impacchettamento della cromatina. Meccanismi di divisione cellulare: mitosi e meiosi.

Tessuti
Giunzioni cellulari: desmosomi, emidesmosomi, giunzioni occludenti, giunzioni intermedie e giunzioni comunicanti (gap Junctions). Tessuti: definizione della composizione e della funzione della matrice extracellulare (glicosamminoglicani, proteoglicani, aggrecani, fibre collagene e fibre elastiche, fibre reticolari). Tessuto connettivo: classificazione (tessuto connettivo propriamente detto (denso, lasso), cartilagineo e osseo) e funzionamento. Caratterizzazione della struttura e del ruolo del tessuto cartilagineo (cartilagine ialina, fibrosa ed elastica). Struttura del tessuto osseo lamellare (spugnoso e compatto: osteone). Accenni all'utilizzo di scaffold ossei (protesi ed impianti).

Sistema nervoso generale
Correnti ioniche di diffusione attraverso la membrana e condizione di equilibrio (Legge di Nernst), concetto di gradiente elettrochimico. Potenziale di membrana.
Conduzione di stimoli elettrici nella fibra nervosa passiva (propagazione elettrotonica).
Il potenziale d’azione, meccanismi di insorgenza e sviluppo. Conduzione di potenziali d’azione in fibre mieliniche e amieliniche.
Canali ionici, tipi e caratteristiche (cenni). Sinapsi elettriche (cenni). La sinapsi chimica, funzionamento, potenziali post-sinaptici eccitatori e inibitori, integrazione a livello del neurone, sommazione spaziale e temporale, Neurotrasmettitori (cenni). Tipi di recettori postsinaptici (cenni).
I recettori somatici, caratteristiche generali e classificazione. Processo di trasduzione e codifica dello stimolo. Potenziale di recettore. Sensibilità statica e dinamica, adattamento. Dallo stimolo alla sensazione: soglia assoluta e differenziale, soglia di discriminazione spaziale, legge di Weber-Fechner (cenni).

Muscolo
Il muscolo scheletrico, basi anatomiche; accoppiamento eccitazione-contrazione e ruolo del Ca endoplasmatico. La scossa semplice, contrazione subtetanica e tetanica. Contrazione isometrica e isotonica. Relazione forza-lunghezza e forza-velocità. Unità motoria. Tipi di fibre muscolari: toniche e fasiche. Strategie per il controllo della forza sviluppata. Metabolismo muscolare (cenni). Farmacologia e patologia (cenni).

Sistema nervoso centrale e periferico
Sistema nervoso centrale e periferico: organizzazione generale anatomica e funzionale. Glia nel sistema nervoso centrale e periferico. Liquido cerebrospinale. Sensibilità somatica: campo recettivo di un neurone, vie leminscale ed extralemniscale. Organizzazione somatotopica della corteccia somatosensitiva e motoria; organizzazione generale della corteccia cerebrale (cenni); EEG (cenni).
Cenni di controllo motorio: caratterizzazione delle principali classi di movimento (riflessi, ritmici, posturali, volontari). Recettore fusale e sua funzione (controllo efferente gamma: escluso). Il riflesso miotatico. Il riflesso flessorio di retrazione. Vie corticospinali. Organizzazione gerarchica delle principali strutture coinvolte nel controllo motorio.
Il sistema nervoso autonomo: caratteristiche anatomiche, neurotrasmettitori, peculiarità dei due sottosistemi: simpatico e parasimpatico.

Apparato cardio-circolatorio
Il cuore: cenni di anatomia, eccitazione ritmica del cuore e conduzione dell’eccitazione durante il ciclo cardiaco, concetto di dipolo elettrico e elettrocardiogramma nelle tre derivazioni bipolari standard (Einthoven), aritmie cardiache (cenni). Analisi del ciclo cardiaco in termini di volume e pressione in relazione all’ECG. Toni cardiaci. Regolazione intrinseca della gittata sistolica (legge di Frank-Starling). Regolazione dell’attività cardiaca da parte del sistema nervoso.
Circolazione sistemica: cenni di anatomia, concetto di resistenza idraulica e di caduta di pressione, legge di Poiseuille, andamento della pressione del sangue nell’albero circolatorio e azione del sistema simpatico sul letto vascolare; onda pulsatoria e polso arterioso, variazioni di pressione nell’albero circolatorio legate alla postura.
Misura della pressione arteriosa. regolazione della pressione arteriosa: determinanti della pressione arteriosa sistemica, riflessi a breve, medio e lungo termine, determinanti del ritorno venoso.
Compartimenti liquidi dell’organismo e equilibrio osmotico (cenni), filtrazione capillare, azione del sistema linfatico (cenni), edema e sue cause, controllo metabolico della perfusione tissutale.

Apparato respiratorio
Cenni di anatomia. Meccanica respiratoria: muscoli coinvolti, volumi polmonari, pressione alveolare e pressione intrapleurica nel ciclo respiratorio a riposo, pneumotorace; compliance del sistema toraco-polmonare, Legge di Laplace (cenni), concetto di tensione superficiale e ruolo del surfactante; prove di funzionalità respiratoria (cenni); sistemi di ventilazione artificiale (cenni).
Diffusione e trasporto dei gas nel sangue: leggi dei gas (ripasso) e concetto di pressione parziale, composizione dell’aria libera e dell’aria alveolare, pressioni parziali di O2 e CO2 nel sangue arterioso e venoso, scambio di gas a livello alveolare e tissutale, ruolo dell’emoglobina e sua curva di dissociazione, modificazioni durante attività fisica, trasporto della CO2.
Circolazione ematica polmonare e influenza della postura (cenni).
Controllo nervoso della respirazione, chemocettori centrali e periferici e riflesso chemocettivo; altri riflessi motori che coinvolgono l’apparato respiratorio (cenni); problemi respiratori in alta quota e acclimatazione; respirazione in condizioni iperbariche (cenni).

Rene
Cenni di anatomia dell’apparato urinario; filtrazione glomerulare, autoregolazione della velocità di filtrazione glomerulare. Clearence plasmatica renale: significato e applicazioni cliniche (misura VFG).
Meccanismi di assorbimento e secrezione (cenni)
Proprietà funzionali dei diversi segmenti del tubulo. (cenni)
Destino in termini di filtrazione/riassorbimento/secrezione dei principali costituenti del plasma (cenni).
Meccanismo di concentrazione dell’urina
Modulazione ormonale dell’attività renale e ruolo renale di mantenimento dell’omeostasi.
Equilibrio acido-base
Sistemi di regolazione dell’equilibrio acido-base e loro caratteristiche; i sistemi tampone; sistema respiratorio e inter dipendenza tra ventilazione e pH arterioso; meccanismi di regolazione renale del pH; stati di alcalosi/acidosi di origine respiratoria o metabolica e loro compensazione.

Sistema endocrino (cenni)
Definizione di ormone (lipo_idro solubile)
Ispofisi: neuroipofisi, adenoipofisi, struttura e diverso meccanismo secretorio, controllo ipotalamico
Pancreas: insulina, meccanismo di secrezione in funzione della glicemia, recettori, funzioni; glucagone.
Surrenale: midollare e corticale
tiroide: funzione ormoni tiroidei, secrezione

Apparato digerente
Cenni di anatomia. Funzioni e processi dell’apparato digerente. La deglutizione. Motilità della parete gastrointestinale: tipi di contrazione. Secrezione di liquidi, ioni ed enzimi.. Digestione e assorbimento di protidi, lipidi e carboidrati.
Regolazione nervosa e umorale della funzione gastrointestinale (cenni).

Il sistema immunitario
Distinzione tra sistema immunitario naturale (innato) e specifico (acquisito). Sistema immunitario naturale: componenti chimico-fisiche e biologiche. Cellule del sistema innato: leucociti (granulociti e agranulociti), mastociti e macrofagi. Genesi della linea mieloide e linfoide nel midollo emopoietico. Definizione del processo di fagocitosi. Immunità acquisita: linfociti (T e B). Classificazione dei linfociti (T helper e citotossici) e B (cellule mature della memoria e plasmacellule). Recettori dei linfociti B e T (Immunoglobuline e TCR). Accenno alle molecole del complesso maggiore di istocompatibilità I e II e loro ruolo nella presentazione dell'antigene ai recettori delle cellule T. Meccanismi di memoria immunitaria e discriminazione tra self e non self (selezione clonale). Sistema Linfatico (ruolo dei linfonodi) e processo infiammatorio (ruolo delle cellule del sistema immunitario aspecifico, meccanismi di diapedesi).
Organizzazione dell'insegnamento
Nell'ambito del corso vengono organizzate un paio di esercitazioni pratiche a gruppo unico in cui viene illustrata la misura elettrocardioagrafica e le potenzialità dell'indagine con ecografia ad ultrasuoni ed Eco-Doppler.
Vengono inoltre effettuate un paio di simulazioni d'esame che sono anche occasioni di ripasso e di chiarimento dei dubbi residui.
Testi richiesti o raccomandati: letture, dispense, altro materiale didattico
Sulla pagina del corso vengono caricate le slides utilizzate a lezione

Alcuni testi consigliati (ma ne esistono tanti altri):
Stanfield, Fisiologia, ed. Edises Napoli
Silverthorn, Fisiologia umana, ed. Pearson, Milano-Torino.
Klinke Fisiologia Edises, Napoli

Thibodeau e Patton, Anatomia e Fisiologia, Ambrosiana, Milano
Martini F.H. Fondamenti di anatomia e fisiologia. Edises, Napoli
Criteri, regole e procedure per l'esame
Gli studenti devono sostenere un esame scritto che può contenere una parte a "quiz" con affermazioni da valutare con risposta Vero/Falso e domande con risposte aperte. Per la parte a quiz viene valutata con peso 1 la risposta corretta, 0 la risposta non data e -0.5 quella errata. Il peso relativo tra domande aperte e quiz viene indicato esplicitamente sul compito.
Sono ammessi all'orale gli studenti che superino lo scritto con voto maggiore o uguale a 17. Per i voti sufficienti l'orale non è obbligatorio. Il voto finale è la media degli esami scritto e orale.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma definitivo per l'A.A.2017/18
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