BIOFISICA E FISIOLOGIA

Insegnamento
BIOFISICA E FISIOLOGIA
Insegnamento in inglese
BIOPHYSICS AND PHYSIOLOGY
Settore disciplinare
BIO/09
Corso di studi di riferimento
BIOTECNOLOGIE
Tipo corso di studio
Laurea
Crediti
8.0
Ripartizione oraria
Ore Attività Frontale: 66.0
Anno accademico
2021/2022
Anno di erogazione
2022/2023
Anno di corso
2
Lingua
ITALIANO
Percorso
PERCORSO GENERICO/COMUNE

Descrizione dell'insegnamento

Il programma dell'insegnamento è provvisorio e potrebbe subire delle modifiche

L’insegnamento richiede la conoscenza di base della chimica, fisica, biologia generale, biochimica,
anatomia umana.

La biofisica e la fisiologia sono scienze ad alto contenuto interdisciplinare poiché studiano i sistemi e
le funzioni biologiche a qualsiasi livello di organizzazione (da quello molecolare fino agli organismi)
utilizzando approcci e metodi chimici, fisici e di biologia molecolare e cellulare.
Il corso si basa sulla presentazione sistematica di concetti fisiologici alla base delle funzioni del
corpo umano. È fondamentale che tutti gli studenti di biotecnologie ricevano una sufficiente
esposizione di tali concetti che forniranno le basi necessarie per altri studi in ambito fisiologico, nella
biologia applicata, nella patologia e nell’immunologia.
Il meccanismo che porta ad uno squilibrio della funzione non può essere apprezzato senza una
profonda comprensione dei meccanismi di base biofisici e fisiologici.
Gli obiettivi curriculari sono focalizzati principalmente alla conoscenza della normale funzione di
cellule, tessuti,organi, apparati e sistemi, tuttavia, il materiale è presentato in un contesto che
prepara gli studenti al loro ruolo di biotecnologi in particolare nel settore delle applicazioni
biomediche

Il corso si prefigge lo scopo di fornire i principi fondamentali della biofisica e della fisiologia generale.
Si prevede che gli studenti alla fine del corso abbiano appreso nozioni e concetti sui meccanismi
biofisici e fisiologici alla base della funzionalità cellulare, dei tessuti eccitabili e dei diversi organi e
apparati del corpo umano.

Lezioni frontali in presenza 56 ore. Esercitazioni di Biofisica e Fisiologia nei laboratori didattici per n.
10 ore a studente. Gli studenti sono ripartiti in gruppi da 12-15 al max.

Esoneri scritti a risposta multipla e aperta durante il corso. Segue colloquio orale. Esame orale per
tutti coloro che non effettuano o superano gli esoneri.

riportati sul portale di Ateneo

BIOFISICA
Processi cellulari fondamentali
Organizzazione cellulare e molecolare della materia vivente. Cellule ed organismi: sistemi aperti e
ambiente interno. Cellule, tessuti ed organi. Energia ed attività vitale. Scambi tra cellule ed
ambiente. L’acqua nei sistemi biologici. Crescita, apprendimento, plasticità, regolazione. Il concetto
di omeostasi.
Strutture molecolari e supermolecolari
Le membrane cellulari: Costituenti, struttura e dinamica. Il modello a mosaico fluido. Struttura e
funzione di lipidi, proteine e carboidrati di membrana. Fenomeni di trasporto attraverso membrane
ed epiteli. Trasporto passivo: la diffusione semplice e diffusione facilitata. Trasporto attivo primario
e secondario. Struttura e funzione di canali e carrier. Trasporti mediati da vescicole. Distribuzione
dell'acqua e dei soluti nell'organismo: equilibrio elettrico, chimico ed osmotico. Osmosi, canali
dell’acqua e regolazione del volume cellulare. Il controllo intra-cellulare del pH e del calcio:
meccanismi molecolari, regolazione, metodi di indagine. Genesi del potenziale di membrana.
Potenziale di equilibrio e di diffusione.
Biofisica della funzione neuronale
Struttura, funzione ed organizzazione del neurone. Trasporto assonale. Segnali elettrici nei neuroni.
I canali ionici: struttura, funzione, tecniche di studio ed esempi di canalopatie. Potenziali graduati.
Sommazione spaziale e temporale. Potenziale d’azione. Periodi refrattari relativo e assoluto.
Codificazione dell’intensità dello stimolo. La propagazione del potenziale d’azione. Fattori che
influenzano la velocità di conduzione.
Comunicazione nel sistema nervoso
Trasmissione sinaptica: Sinapsi elettriche e chimiche. Trasmissione sinaptica a livello della
giunzione neuromuscolare. Meccanismi di integrazione sinaptica. Modulazione della trasmissione
sinaptica. Meccanismo di liberazione dei neurotrasmettitori. I neurotrasmettitori. Disturbi della
conduzione sinaptica.
Movimento cellulare
Il citoscheletro di actina. Assemblaggio dell’actina. La miosina: motore proteico dell’actina. Esempi
di motilità cellulare. Ciglia e flagelli. Il muscolo scheletrico. Il meccanismo di contrazione. La
regolazione della contrazione. Accoppiamento eccitazione contrazione. Il metabolismo del muscolo
scheletrico. Tensione e lunghezza delle fibre. Sommazione delle contrazioni. L’unità motoria.
Malattie muscolari (Distrofie). Il muscolo liscio. Il muscolo cardiaco.
FISIOLOGIA
i. Omeostasi e controllo
Sistema endocrino
La comunicazione intercellulare: ormoni e recettori. Segnalazione autocrina e paracrina. Principali
vie di trasduzione dei segnali. Recettori accoppiati a proteine G e loro effettori. Recettori tirosinchinasi
e proteine Ras. Vie di fosforilazione della MAP chinasi. I secondi messaggeri. Interazione e
regolazione delle vie di trasmissione del segnale. Principali ormoni e fattori di crescita e loro azioni.
Sistema nervoso
Funzioni cerebrali. Apprendimento e memoria. Recettori NMDA e potenziamento a lungo termine. I
sistemi sensoriali. Recettori. Traduzione sensoriale. Codificazione ed elaborazione dello stimolo.
Sistemi sensoriali speciali: visivo; uditivo; vestibolare; chimico. I riflessi nervosi.
ii. Fisiologia degli apparati.
Apparato cardiovascolare. Sangue ed emostasi. Gli elementi corpuscolari. Le piastrine e la
coagulazione. Il circuito. Il cuore come pompa. Potenziali d’azione cardiaci. Conduzione elettrica. Il
pacemaker e la frequenza. Il ciclo cardiaco. Il controllo del cuore. Cenni di emodinamica. Scambi a
livello di capillari.
Apparati Respiratorio, Intestinale e Renale: Funzioni e meccanismi generali e cenni di fisiopatologia.
Laboratori di esercitazioni riguardanti analisi di parametri fisiologici del sangue (formula leucocitaria,
globuli rossi, gruppi sanguigni etc...) e delle urine (ammonio, acidità titolabile, glicosuria).

Silverthorn, Fisiologia Umana, Ed. Pearson;
Berne-Levy Principi di Fisiologia, Ed. Elsevier Masson
Presentazioni PowerPoint
Materiale didattico complementare