- Oggetto:
- Oggetto:
Basi fisiche e fisiologiche dell'organismo umano
- Oggetto:
Basic elements of physics and physiology of the human body
- Oggetto:
Anno accademico 2015/2016
- Codice dell'attività didattica
- MSL0408
- Docenti
- Prof. Pasquale Pagliaro (Docente Responsabile del Corso Integrato)
Prof. Daniele MANCARDI
Prof. Raffaella RASTALDO
Dott. Ada Maria Solano - Corso di studi
- Medicina e Chirurgia San Luigi Gonzaga
- Anno
- 1° anno
- Tipologia
- Di base
- Crediti/Valenza
- 7
- SSD dell'attività didattica
- BIO/09 - fisiologia
FIS/07 - fisica applicata (a beni culturali, ambientali, biologia e medicina) - Modalità di erogazione
- Tradizionale
- Lingua di insegnamento
- Italiano
- Modalità di frequenza
- Obbligatoria
- Tipologia d'esame
- Scritto ed orale
- Prerequisiti
- Si consiglia un attento ripasso di matematica. Si consiglia di avere conoscenze di Anatomia e Biochimica.
- Oggetto:
Sommario insegnamento
- Oggetto:
Obiettivi formativi
Il corso fornisce le conoscenze di fisica e di fisiologia di base necessarie alla professione del medico chirurgo, con enfasi al carattere scientifico della pratica medica. Lo studente dovrà:
- conoscere e saper applicare le leggi e i principi della fisica necessari per comprendere il funzionamento dei sistemi del corpo umano e per utilizzare la strumentazione biomedica;
- comprendere e descrivere il funzionamento delle cellule e dei tessuti eccitabili;
- avere una visione unitaria del sistema nervoso e dei muscoli al fine di avere una visione d’insieme della capacità di svolgere attività motorie e avere una vita di relazione;
- comprendere come il controllo nervoso regoli le funzioni vitali dell’organismo umano.
The course provides the basic knowledge of physics and physiology needed for the profession of physician, with emphasis on the scientific nature of the medical practice. The student should:
- know and be able to apply the laws and principles of physics needed to understand the functioning of the human-body systems and to use the biomedical instrumentation;
- understand and describe the excitable organs and systems of the human body, the control mechanisms and the manner in which organs and systems work together in maintaining the vital functions of human body.
- Oggetto:
Risultati dell'apprendimento attesi
Conoscenze di base di fisica e fisiologia necessarie alla professione del medico.
- Oggetto:
Modalità di verifica dell'apprendimento
Prova scritta: Consiste in una serie di domande a risposta multipla o aperta e in problemi sugli argomenti svolti. Il risultato positivo di questa prova consente l’accesso alla prova orale.
Prova orale: Consiste in una discussione dei risultati della prova scritta ed una verifica della preparazione complessiva.
- Oggetto:
Programma
Grandezze fisiche
Grandezze fisiche e unità di misura.
Biomeccanica
Cinematica. Dinamica. Lavoro ed energia. Principi di conservazione. Statica e leve. Elasticità.
Elettricità e magnetismo
Atomo e suoi costituenti. Carica elettrica. Forza, campo e potenziale elettr. Capacità. Intensità di corrente e leggi di Ohm. Elettroforesi. Forza di Lorentz. Elementi di elettromagnetismo.
Membrane, eccitabilità e comunicazione fra cellule
Composizione e distribuzione dei liquidi corporei. Scambi ionici transmembrana, sistemi di trasporto attivo e passivo. Equazioni di Nernst, Gibbs-Donnan e Goldmann. Potenziale di membrana a riposo, graduato e d’azione. Propagazione intra- ed inter-cellulare di fenomeni elettrici. Sinapsi elettrica e chimica. Neurotrasmettitori e recettori. Integrazione, plasticità e facilitazione sinaptica.
Il sistema nervoso: sensitivo e motorio
Sistema somato-sensoriale: unità motorie e archi riflessi; trasduzione sensoriale.
Il sistema nervoso autonomo
Suddivisione, organizzazione e funzioni del SNA.
I muscoli
Struttura e funzione del muscolo scheletrico: le proteine miofibrillari e il sarcomero, l’accoppiamento eccitazione-contrazione, la contrazione muscolare e la teoria del ciclo dei ponti trasvers, il rilasciamento muscolare. Biofisica del muscolo: contrazione isometrica e isotonica, la curva tensione-lunghezza e la curva carico velocità. Scossa muscolare e tetano. Fibre muscolari: lente e rapide. Unità motorie e reclutamento. Fonti di energia e metabolismo. Il debito di ossigeno e la fatica muscolare.
Struttura e funzione del muscolo liscio: le caratteristiche delle fibrocellule muscolari lisce, l’accoppiamento eccitazione-contrazione, il fenomeno del chiavistello, la contrazione tonica e fasica. Innervazione del muscolo liscio. Regolazione nervosa e ormonale della contrazione. Il rilasciamento della fibrocelllula muscolare liscia. Classificazione dei muscoli lisci: unitari e muti unitari
Muscolo cardiaco: contrazione e genesi e propagazione dei potenziali d’azione. L’ECG.
Meccanica dei fluidi, fenomeni di superficie e soluzioni
Pressione. Principi di Pascal e Archimede. Portata. Teorema di Bernoulli. Viscosità. Resistenza idrodinamica. Moto turbolento. Sedimentazione.
Tensione superficiale. Legge di Laplace. Capillarità. Diffusione e osmosi.
Calorimetria, termodinamica e metabolismo
Temperatura. Calore e sua propagazione. Gas perfetti e miscele. Elementi di termodinamica. Gas reali e vapor saturo. Solubilità di un gas. Metabolismo.
Onde: acustica e ottica
Generalità sulle onde. Riflessione e rifrazione. Interferenza. Onde sonore ed elementi di acustica. Onde elettromagnetiche. Elementi di ottica fisica e geometrica.
I Sensi Speciali
Occhio. Orecchio. Sistema gustativo e olfattivo.
Radiazioni e radioattività
Radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari, ionizzanti e non.
Raggi X e γ: produzione; interazione con la materia ed assorbimento.
Instabilità nucleare e radioattività: decadimenti α, β e γ. Legge del decadimento radioattivo. Attività e potenza di una sorgente. Elementi di radioprotezione.
Physical quantities
Physical quantities and units.
Biomechanics
Kinematics. Dynamics. Work and energy. Conservation principles. Statics and levers. Elasticity.
Electricity and magnetism
Atom and its constituents. Electric charge. Elec. force, field and potential. Capacitance. Elec. current and Ohm’s laws. Electrophoresis. Lorentz force. Basics of electromagnetism.
Membrane Physiology and communication between cells
Cell membrane and its function. Passive and active transport. Endo-exocytosis. Intercellular junctions. Passive membrane properties. Ion channels. Nernst, Gibbs-Donnan and Goldmann equations. Resting membrane potential. Initiation and propagation of nerve impulses. Electrical and chemical synapses. Neurotransmitters and receptors. Synaptic integration, plasticity and facilitation.
Nervous system: sensory and motor system
Motor unit and reflex arcs. Sensory transduction. Somatosensory system. Pain receptors, hyperalgesia, reflex axons.
Autonomic nervous system
General organization and functions of autonomic nervous system.
The muscles
Structure and function of skeletal muscle: myofibrillar proteins and sarcomeres, excitation-contraction coupling, contraction and the theory of cross-bridge cycle, skeletal muscle relaxation. Biophysics of muscle: isometric and isotonic contraction, length-tension and force-velocity curves. The twitch and muscular tetanus. Fast- and slow-twitch fibers. Motor unit recruitment. Energy metabolism. Oxygen debt and muscle fatigue.
Structure and function of smooth muscle: smooth muscle fiber characteristics excitation-contraction coupling,latch-bridge mechanism. Phasic and tonic contraction. Innervation of smooth muscle fibers. Neural and humoral control. Smooth muscle relaxation. Classification: single-unit and multi-unit smooth muscle.
Cardiac muscle: contraction and genesis and propagation of action potentials. ECG.
Fluid mechanics, surface phenomena and solutions
Pressure. Pascal and Archimedes’ principles. Continuity equation. Bernoulli’s equation. Viscosity. Hydrodynamic resistance. Turbulent flow. Sedimentation.
Surface tension. Laplace pressure. Capillary action. Diffusion. Osmosis.
Calorimetry, termodynamics and metabolism
Temperature. Heat and its propagation. Perfect gas and mixtures. Basics of termodynamics. Real gas and saturation vapour pressure. Gas solubility. Metabolism.
Waves: acoustics and optics
General characteristics. Reflection and refraction. Interference. Acoustics. Electromagnetic waves. Physical and geometrical optics.
Special Senses
The eye. The ear and sense of hearing. The chemical senses: taste and smell.
Radiations and radioactivity
Electromagnetic and particle radiation, ionizing radiation and not.
X and γ rays: physics mechanisms of production and interaction with matter.
Nuclear instability and radioactivity: α, β e γ decays. Decay law. Activity and power of a radioactive source. Basics of radioprotection.
Testi consigliati e bibliografia
- Oggetto:
Fisica
- D. Scannicchio, Fisica Biomedica, EdiSES
- J.W. Kane e M.M. Sternheim, Fisica Applicata, E.M.S.I.
- E. Ragozzino, Principi di Fisica, EdiSES
Fisiologia
- AAVV, Fisiologia Medica di Guyton Hall, Elsevier
- AAVV, Fisiologia Medica di Ganong, Piccin
- Koeppen BM, Stanton BA. Berne & Levy. Fisiologia, Ambrosiana
- AAVV, Fisiologia e Biofisica, Poletti ed.
- Oggetto:
Note
BIO/09 – fisiologia – 4 CFU
FIS/07 - fisica applicata – 3 CFU- Oggetto:
Moduli didattici
- Fisica applicata (MSL0408B)
- Fisiologia (MSL0408A)
- Oggetto: