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1. Fisiologia della membrana
1.1. Struttura e funzione della membrana cellulare. Diffusione e osmosi. Canali proteici: canali ionici ed acquaporine. Trasporto mediato da proteine attraverso la membrana cellulare: trasporto facilitato e trasporto attivo (primario e secondario)
1.2. Canali ionici. Diversi tipi di canali ionici e loro proprietà. Struttura molecolare dei canali ionici. Apertura, chiusura ed inattivazione dei canali ionici. Regolazione dell’apertura mediante ligando, fosforilazione, voltaggio ed azione meccanica.
2. Eccitabilità cellulare e fisiologia del neurone
2.1. Il potenziale di riposo della membrana. Distribuzione degli ioni ai lati delle membrane plasmatiche. Equilibrio elettrochimico ed equazione di Nernst. Modello di Goldman-Hodgkin-Katz del potenziale di membrana. La pompa Na+/K+.
2.2. Proprietà biofisiche della membrana plasmatica. Circuito elettrico equivalente della membrana. Proprietà elettriche passive della membrana: costante di tempo e costante di spazio. Conduzione elettrotonica.
2.3. Genesi e conduzione del potenziale d'azione. Proprietà del potenziale d'azione: soglia, conduzione non decrementale, periodo refrattario, accomodazione. Curva intensità-durata. Canali ionici voltaggio-dipendenti. Tecnica del blocco del voltaggio. Meccanismo di propagazione del potenziale d'azione. Conduzione saltatoria. Classificazione delle fibre nervose.
3. Interazioni elementari tra cellule eccitabili
3.1. Giunzione neuromuscolare. Struttura e funzione dei recettori colinergici di tipo nicotinico. Meccanismi ionici del potenziale di placca. Sintesi e rimozione dallo spazio sinaptico dell'Ach.
3.2. Trasmissione sinaptica nel SNC. Il potenziale post-sinaptico eccitatorio (EPSP) ed inibitorio (IPSP). Il potenziale d’inversione di una sinapsi. Recettori ionotropici per l’Ach, glutammato (NMDA e non-NMDA), GABA e glicina. Integrazione neuronale: sommazione spaziale e temporale. Inibizione post-sinaptica. Inibizione pre-sinaptica. Sintesi, immagazzinamento e rimozione dei neurotrasmettitori.
3.3. Trasmissione sinaptica mediata da secondi messaggeri. Struttura e funzione dei recettori metabotropici. Principali sistemi effettori associati alle proteine G. Azioni sinaptiche mediate da secondi messaggeri. Secondi messaggeri gassosi.
3.4. Meccanismi presinaptici. Struttura delle zone attive. Ruolo dello ione Ca++ nella liberazione del trasmettitore nelle sinapsi chimiche. Vescicole sinaptiche e liberazione quantica dei trasmettitore. Meccanismi di esocitosi e mobilizzazione delle vescicole. Trasporto del neurotrasmettitore nelle vescicole. Riciclaggio delle vescicole.
4. Contrazione del muscolo striato
Struttura dell’apparato contrattile del muscolo striato. Composizione e struttura del sarcomero: proteine contrattili e proteine regolatrici. La contrazione come scorrimento dei filamenti spessi e sottili del sarcomero. Accoppiamento eccitazione-contrazione nel muscolo: ruolo dello ione Ca++. Il ciclo dei ponti traversi. Contrazione isometrica ed isotonica. Diagrammi lunghezza-tensione e velocità-carico. Scossa singola e contrazione tetanica.
5. Proprietà e classificazione delle unità motorie
Classificazione delle fibre muscolari: lente, veloci-resistenti alla fatica, veloci-facilmente affaticabili. Regolazione della produzione di forza mediante variazione della frequenza di scarica e reclutamento delle unità motorie. Principio della dimensione per il reclutamento.
6. Contrazione del muscolo liscio
Struttura delle cellule muscolari lisce. Accoppiamento tra cellule muscolari lisce: muscolo unitario e multiunitario. Relazione velocità-carico e regolazione covalente dei ponti trasversali nel muscolo liscio. Regolazione della concentrazione mioplasmatica di calcio. Accoppiamento farmaco-meccanico.