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Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2018/2019
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 060001 - BIOLOGIA E FISIOLOGIA
Docente Brambilla Dario
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (363) INGEGNERIA BIOMEDICA*PZZZZ060001 - BIOLOGIA E FISIOLOGIA
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (481) COMPUTER SCIENCE AND ENGINEERING - INGEGNERIA INFORMATICA*PZZZZ060001 - BIOLOGIA E FISIOLOGIA

Obiettivi dell'insegnamento

 

Il corso ha la finalità di introdurre i concetti piu' importanti della biologia cellulare e della fisiologia. Nella parte relativa alla biologia della cellula, verranno introdotti i costituenti molecolari e i principali compartimenti cellulari. In questa  parte del corso verranno analizzati i principali organelli subcellulari, la loro distribuzione, le loro proprietà dinamiche e i loro meccanismi di funzionamento. Si passerà quindi ad analizzare il materiale genetico presente nelle nostre cellule, i meccanismi di trascrizione e traduzione e sintesi proteica. Particolare attenzione verrà dedicata alle tecnologie piu' avanzate per lo studio e la la manipolazione dei geni e delle proteine cellulari. Per quanto riguarda la parte di programma piu' corposa, quella relativa alla fisiologia, questa sarà suddivisisa in una parte di fisiologia cellulare, in una parte dedicata alla fisiologia del sistema nervoso. A queste due parti farà poi seguito una serie di lezioni dedicate alla fisiologia dei rimanenti organi ed apparati. La Fisiologia è una materia molto vasta, in tre mesi non sarà possibile affrontarla integralmente, verranno quindi discussi in classe gli argomenti piu' importanti, tralasciando gli aspetti secondari per uno studio successivo di approfondimento. Inizialmente, verranno fornite alcune nozioni elementari di biofisica applicabili alle cellule e alle membrane cellulari, introducendo le proprietà elettriche delle soluzioni ioniche e delle membrane ed i principali meccanismi di trasporto, con particolare enfasi sulla struttura-funzione dei canali e dei trasportatori ionici. Si cercherà di comprendere la genesi del potenziale di membrana e di analizzare in dettaglio i meccanismi di generazione del potenziale d'azione e della sua propagazione nelle cellule e lungo le fibre nervose. Si passerà quindi allo studio delle sinapsi centrali e periferiche introducendo i meccanismi alla base delle loro capacità plastiche. Questi concetti verranno quindi integrati all'interno della fisiologia del sistema nervoso centrale e periferico. Analizzeremo la struttura il funzionamento del sistema nervoso autonomico, dei sistemi sensoriali, di quelli deputati al controllo motorio e di quelli coinvolti in specifiche funzioni cognitive, quali memoria, emozioni, coscienza, decisioni. Per quanto riguarda gli altri apparati, analizzeremo alcuni concetti elementari che riguardano la funzione del sistema cardiovascolare, le proprietà biofisiche e meccaniche del cuore e i principi di emodinamica. Verranno quindi brevemente accennati i principi fondamentali alla base della meccanica respiratoria, della biofisica degli scambi gassosi, della funzione renale, delle funzioni del sistema gastrointestinale e i principi alla base di regolazione endocrina.


Risultati di apprendimento attesi

Descrittori di Dublino

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame lo studente conosce:

 - Le caratteristiche morfo-funzionali delle varie tipologie di  cellule, organi ed apparati del corpo umano

 - Le varie forme di interazione e di controllo controllo omeostatico

- I modelli teorici oggi utilizzati per la comprensione e modellizzazione della risposta fisiologia e fisiopatologica delle cellule, organi ed apparati del corpo umano

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Alla soluzione di problematiche pratiche e teoriche relative al funzionamento delle varie tipologie di cellule, organi ed apparati del corpo umano ai fini di sviluppare a livello strumentale, materiale o modellistico le soluzioni più idonee.

Autonomia di giudizio

A seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di:

-Conoscendo i parametri funzionali nell'uomo sano è in grado di valutare le soluzioni più appropriate da applicare al modello elaborato.

-Valutare in maniera critica i modelli e gli strumenti bioingegneristici già presenti e disponibili

Capacità di apprendimento

Le conoscenze fornite dal corso metteranno lo studente nelle condizioni di apprendere in maniera autonoma argomenti collegati a quelli trattati durante il corso.


Argomenti trattati

BIOLOGIA CELLULARE

 

  1. Organizzazione cellulare e tissutale: la cellula neuronale e la cellula gliale

 

  1. I bio-componenti molecolari di una cellula

 

  1. La macchina metabolica e i mitocondri

 

  1. Gli amminoacidi e la struttura tridimensionale delle proteine

 

  1. Metodiche per la separazione e lo studio delle proteine

 

  1. La membrana cellulare, il nucleo, il citoplasma, gli organelli cellulari

 

  1. Il materiale genetico: i cromosomi, il DNA, i geni e la genetica

 

  1. La replicazione del DNA e il ciclo cellulare

 

  1. La trascrizione del RNA e la sua traduzione in proteine

 

  1. Metodi per lo studio del genoma e dell’espressione genica

 

  1. Metodiche per modificare il DNA delle cellule e degli organismi

 

  1. Meccanismi di segnalazione intracellulare: i secondi messaggeri e i loro target

 

  1. Metodi per visualizzare la cellula, i suoi componenti. Metodi per lo studio delle variazioni dei secondi messaggeri

 

FISIOLOGIA CELLULARE

                         

  1. Membrane cellulari e trasporto transmembranario di soluti e acqua

 

  1. Equilibri ionici e la genesi del potenziale di riposo

 

  1. Generalita’ sui canali ionici e sui trasportatori ionici

        

  1. L’eccitabilita’ cellulare e il potenziale d’azione  

 

  1. La tecnica del Voltage-Clamp e il modello H.H.

 

  1. La conduzione dei segnale elettrici nelle fibre nervose

 

  1. La giunzione sinaptica: la parte presinaptica

 

  1. La giunzione sinaptica: la parte postsinaptica

                           

 

FISIOLOGIA DEL SISTEMA NERVOSO            

 

  1. Organizzazione funzionale del sistema nervoso

 

  1. Introduzione ai sistemi sensoriali e alle leggi sensoriali

 

  1. La somestesia

 

  1. L’occhio, la corteccia visiva e la visione  

        

  1. I suoni e l'apparato uditivo

 

  1. Introduzione alle funzioni motorie piramidali ed extrapiramidali

 

  1. I riflessi spinali e la locomozione

 

  1. Il sistema nervoso autonomo. Metodiche utilizzate dalla psicofisiologia.

 

  1. Fenomeni di integrazione e di plasticita’ sinaptica

 

  1. Alcune funzioni cerebrali integrative: memoria e apprendimento, emozioni, processi decisionali, coscienza.

                                                                                                                                                                                                                                   

 

LA CONTRAZIONE MUSCOLARE E LA FISIOLOGIA CARDIACA

                                                                                                                                                                                                                                                                               

  1. Il muscolo la contrazione muscolare e l’accoppiamento eccitazione-contrazione. L’EMG e la sua registrazione.

 

  1. Introduzione al sistema cardiovascolare; Il sistema arterioso, venoso e la microcircolazione

 

  1. L’attivita’ elettrica del cuore e il ruolo dei canali ionici cardiaci. L’ECG e la sua registrazione.

 

  1. La meccanica Cardiaca. Elementi di emodinamica

 

  1. Il controllo della gittata cardiaca: accoppiamento tra cuore e sistema vascolare e modulazione autonomica dell’attivita’ cardiaca

 

FISIOLOGIA RESPIRATORIA

                  

  1. Introduzione alla fisiologia respiratoria

                  

  1. Proprieta’ meccaniche dei polmoni e della parete toracica

 

  1. Trasporto dei gas respiratori

 

  1. Il controllo nervoso della respirazione; I Riflessi respiratori

 

  1. Sistemi per la ventilazione meccanica.

 

 

FISIOLOGIA RENALE

 

  1. Introduzione alla Fisiologia renale

 

  1. Funzioni Glomerulari

 

  1. Funzioni tubulari: trasporto di acqua e soluti lungo il nefrone

 

  1. Controllo dell’osmolarita’ e del volume dei liquidi corporei  

 

  1. Il rene artificiale

 

 

FISIOLOGIA ENDOCRINA; FISIOLOGIA GASTROINTESTINALE

 

  1. Introduzione alla fisiologia del sistema gastrointestinale

 

  1. Generalita’ sul sistema endocrino  

Prerequisiti

Nozioni elementari di matematica, di fisica generale, di elettromagnetismo, di chimica generale


Modalità di valutazione

L’esame prevede una verifica scritta su tutti gli argomenti svolti sia durante le lezioni frontali che nelle esercitazioni.

A discrezione del docente, gli studenti potranno integrare la valutazione dello scritto con una prova orale.

Modalità di verifica

Descrizione

Risultato di apprendimento perseguito (descrittore di Dublino)

ESAME SCRITTO

  • L’esame di profitto consisterà in un test scritto della durata di 3 ore composto da 10 quesiti così suddivisi:

  • 2 domande aperte, in forma di tema scritto, sugli argomenti di biologia cellulare e molecolare

  • 6 domande aperte,  sempre in forma di tema scritto, sulle parti di programma relative alla fisiologia cellulare, alla fisiologia del sistema nervoso e alla fisiologia d'organo

  • 2 esercizi di calcolo di fisiologia. Sarà necessario portare all'esame un calcolatore portatile (non quello del telefono cellulare, il cui utilizzo non sarà permesso durante l'esame).

1, 2, 5

 

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaF.Conti et al., Fisiologia Medica Volume I e Volume II, Editore: Ed. Ermes, Anno edizione: 2010 http://www.ediermes.it/index.php/libri/518-fisiologia-medica-volume-1-e-2.html
Risorsa bibliografica obbligatoriaBruce M. Koeppen e Bruce A. Stanton, Berne & Levy Fisiologia, Editore: Casa Editrice Ambrosiana, Anno edizione: 2010
Note:

Per lo studio della Fisiologia d'organo in alternativa al Vol. II del Conti

Risorsa bibliografica facoltativaBruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter, Biologia molecolare della cellula, Editore: Zanichelli, Anno edizione: 2016
Note:

Per la parte introduttiva agli aspetti cellulari e molecolari

Risorsa bibliografica facoltativaSperelakis N., Cell Physiology Source Book: Essentials of Membrane Biophysics, Editore: Academic Press, Anno edizione: 2012
Risorsa bibliografica facoltativaJohnston D., S. Miao Sin Wu, Foundations of Cellular Neurophysiology, Editore: MIT, Anno edizione: 1995
Risorsa bibliografica facoltativaKandel E.R., Schwartz J.H., Jessel T.M., Principi di neuroscienze , Editore: Casa Editrice Ambrosiana (CEA), Anno edizione: 2014
Note:

x consultazione

Risorsa bibliografica facoltativaFausto Baldissera, Fisiologia e biofisica medica, Editore: Poletto, Anno edizione: 2009
Note:

x consultazione

Risorsa bibliografica facoltativaL Zocchi, Principi di Fisiologia, Editore: Edises, Anno edizione: 2012
Note:

x consultazione

Risorsa bibliografica facoltativaD.U. Silverthorn, Fisiologia, un approccio integrato , Editore: Pearson, Anno edizione: 2017

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.1 / 1.6.1
Area Servizi ICT
20/01/2020