Elementi di Fisiologia, Endocrinologia ed Etologia degli Animali - Introduzione

Introduzione alla Fisiologia Animale

ELEMENTI DI FISIOLOGIA, ENDOCRINOLOGIA ED ETOLOGIA DEGLI ANIMALI - Introduzione Laura Menchetti laura.menchetti@unicam.it

Argomenti Principali del Corso

Fisiologia del Sistema Nervoso e Muscoli

• Elementi di elettrofisiologia
• Sistema Nervoso e Muscoli
• Elettrofisiologia
• Neuroni e sinapsi
• Muscolo scheletrico, liscio e cardiaco
• Sistema nervoso

Fisiologia Speciale 1: Apparati

• Fisiologia Apparato respiratorio speciale 1
• Apparato urinario

Endocrinologia e Fisiologia Speciale 2

• Endocrinologia
• Fisiologia speciale 2
• Apparato digerente
• Apparato circolatorio
• Apparato riproduttore + lattazione

Etologia e Comportamento Animale

• Etologia
• Etologia e metodologie di studio dell'etologia
• Motivazione
• Apprendimento
• Comportamenti anomali
• Benessere animale e indicatori di benessere

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Bibliografia di Riferimento

• v Sjaastad OV, Sand O, Hove K, Fisiologia degli animali domestici. Casa Editrice Ambrosiana. Poltronieri, Elementi di Fisiologia. Ed. EdiSES (non vet)
• v Jensen P, Etologia degli animali domestici. Hill
• v Houpt KA, Il comportamento degli animali domestici. Wiley
• v Broom D, Fraser A. Domestic Animal Behaviour and Welfare. CABI Publishing (solo inglese)
• v Grandin T, Improving Animal Welfare: A Practical Approach. Cab Intl (solo inglese)
• v PDF delle lezioni
• v Link a video (come supporto, per ricapitolare o trovare esempi)

Per ulteriori approfondimenti, articoli scientifici, ecc: laura.menchetti@unicam.it 3

Metodi di Valutazione

• Test scritto
• 60 domande in un tempo massimo di 2 ore (salvo esigenze particolari)
• Risposte aperte o scelta multiplo
• Domande suddivise in sezioni in base al programma
• Votazione per superare l'esame: minimo 18 per tutte le sezioni
• Propedeuticità suggerita: anatomia degli animali domestici

EXAM Laura Menchetti 4

Argomenti Principali della Lezione

Argomenti principali lezione

• Introduzione alla fisiologia
• Adattamento
• Omeostasi
• Feedback negativo
• Sistemi di anticipazione
• Feedback positivo

Copyright e Utilizzo dei Contenuti

Copyright L'utilizzo dei contenuti della lezione sono riservati alla fruizione personale degli studenti iscritti ai corsi dell'Università di Camerino. Sono vietate la diffusione intera o parziale di video o immagini della lezione, nonché la modifica dei contenuti senza il consenso, espresso per iscritto, del titolare o dei titolari dei diritti d'autore e di immagine. The contents of this lesson are subject to copyright and intended only for personal use by students enrolled in courses offered by the University of Camerino. For this reason, any partial or total reproduction, adaptation, modification and/or transformation of the contents of this lesson, by any means, without the prior written authorization of the copyright owner, is strictly prohibited. Laura Menchetti 5

Definizione e Ambiti della Fisiologia

La fisiologia .....

• L'etimologia della parola deriva dalle parole greche "quoi" e "Nóyos" tradotte come "discorso sui fenomeni naturali»
• è la disciplina biologica che studia il funzionamento degli organismi viventi
• È una scienza integrata che utilizza principi di diverse discipline per spiegare il funzionamento degli esseri viventi, siano essi vegetali o animali, mono o pluricellulari
• Come funziona l'organismo in salute e come si adatta alle sfide della vita quotidiana
• costituisce la base fondamentale per numerose altre quali la patologia, la farmacologia, la tossicologia e le cliniche

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La Fisiologia come Scienza Sperimentale

La fisiologia ..... È una scienza sperimentale nella quale una determinata affermazione ha valore scientifico solo quando è possibile dimostrare che è vera (verifica sperimentale); si basa sull'osservazione obiettiva e sulla riproducibilità dei dati. Il metodo scientifico è organizzato in una sequenza di passaggi:

• osservazione di un fenomeno, la cui spiegazione non è chiara.
• formulazione di un'ipotesi, cioè di un'affermazione, attraverso ragionamenti, che potrebbe spiegare le osservazioni fatte;
• esecuzione dell'esperimento, in cui si realizzano condizioni accuratamente controllate per riprodurre deliberatamente le cose osservate;
• raccolta dei dati, dopo la fine dell'esperimento, per trarre una conclusione che accetti o respinga l'ipotesi originale. Se i risultati non confermano l'ipotesi, occorre formularne di nuove, con nuovi esperimenti;
• osservazione critica, dopo ogni scoperta, rivolta a confrontare i risultati con quelli precedentemente ottenuti da altri, a cercare punti di incontro e conferme e a spiegare eventuali discrepanze;
• pubblicazione in una rivista scientifica.

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Branche della Fisiologia

La fisiologia ... comprende varie branche

• Fisiologia animale: studia i fenomeni e i meccanismi associati alle funzioni degli animali Fisiologia umana: studia i fenomeni e i meccanismi associati alle funzioni degli esseri umani
• Fisiologia vegetale: studia i fenomeni e i meccanismi associati alle funzioni dei vegetali
• Fisiologia cellulare: studia i meccanismi associati al funzionamento delle cellule e le loro interazioni con l'ambiente
• Fisiologia dello sviluppo: studia i meccanismi e le fasi che conducono un organismo alla maturità riproduttiva
• Neurofisiologia: studia il funzionamento del sistema nervoso sia a livello cellulare che sistemico
• Fisiologia applicata: studia la capacità umana d'interagire con l'ambiente esterno
• Fisiologia patologica: studia le modificazioni delle funzioni in seguito ad una patologia
• Fisiologia comparata : Approccio in senso orizzontale, confronta le caratteristiche fisiologiche nei diversi organismi e si basa sul principio di Krogh (1874-1949) «per ogni problema fisiologico esiste un modello animale su cui può essere studiato». Le informazioni ottenute in una specie possono fornire informazioni sul processo fisiologico studiato in altre specie

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Fisiologia e Livelli di Organizzazione

Fisiologia e livelli di organizzazione Integrazione delle conoscenze in senso verticale. La fisiologia si occupa dei meccanismi su diversi livelli:

• Livello Molecolare Livello Cellulare
• Livello dei tessuti
• Livello di organo
• Livello di Sistemi di organi
• Livello di organismi
• Livello di popolazione

Atoms Molecules Cells Tissues Organs Organ systems Organisms Populations of one species Ecosystem of different species Laura Menche Biosphere Chemistry biology Molecular biology Cell Physiology Ecology 9

Sistemi di Organi e Funzioni

Sistemi di organi Ogni sistema è composto da più organi (formati da due o più tipi di tessuti primari organizzati per compiere una o più funzioni) che hanno funzioni affini e interagiscono per compiere un'attività comune essenziale per la vita dell'organismo I vari sistemi di organi (11) sono tra loro funzionalmente collegati e le loro attività si influenzano Essi possono essere raggruppati in 4 categorie:

Sistemi di Controllo dell'Organismo

1) SISTEMI DI CONTROLLO dell'intero organismo, regolano e coordinano le funzioni omeostatiche e non degli altri sistemi:

• sistema nervoso, controlla e coordina le attività che richiedono risposte rapide; è responsabile delle funzioni superiori (coscienza, apprendimento, memoria, ecc). Rileva le modificazioni dell'ambiente e attiva le risposte
• sistema endocrino, mediante la secrezione di ormoni regola le attività che richiedono continuità piuttosto che rapidità (cicli riproduttivi, metabolismo, l'equilibrio idrico-elettrolitico)

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Sistemi di Mantenimento dell'Omeostasi

Sistemi di organi 2) SISTEMI DI MANTENIMENTO svolgono la maggior parte del lavoro necessario a mantenere l'omeostasi interna:

• cardio-circolatorio, è il sistema di trasporto dei nutrienti, sostanze di rifiuto, calore e ormoni
• immunitario, difende l'organismo da agenti infettivi e cellule tumorali, favorisce la riparazione dei tessuti sostituendo le cellule danneggiate. Siccome la difesa richiede in alcuni casi l'intervento di vari sistemi è considerato da alcuni il terzo sistema di controllo
• respiratorio, prende O2 e cede CO2 dall'ambiente esterno, mantiene il pH dell'ambiente interno
• escretore, rimuove dal plasma le sostanze di rifiuto (meno CO2) insieme all'eccesso di acqua ed elettroliti
• digerente, demolisce i nutrienti favorendone l'assorbimento, assorbimento acqua ed elettroliti, eliminazione sostanze di rifiuto tramite la bile
• tegumentario, barriera protettiva e termoregolazione

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Sistemi di Sostegno e Movimento

Sistemi di organi 3) SISTEMI DI SOSTEGNO E MOVIMENTO partecipano nel mantenere l'omeostasi mediante il mantenimento della postura, l'azione protettiva e di ottenere il cibo

• sistema scheletrico, protezione e sostegno agli organi molli, metabolismo del calcio, movimento dell'animale e delle sue parti
• sistema muscolare, permette il movimento dell'animale e le sue parti, è utile per mantenere la temperatura

Sistema Riproduttivo

4) SISTEMA RIPRODUTTIVO, non è importante nel mantenere l'omeostasi ma per la perpetuazione della specie Consiste di organi per:

• produzione dei gameti
• per il loro trasporto
• strutture accessorie per il sviluppo della prole

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BODY SYSTEMS: Overview

BODY SYSTEMS Made up of cells organized according to specialization to maintain homeostasis.

ENDOCRINE SYSTEM

ENDOCRINE SYSTEM Information from the external environment relayed through the nervous system Regulates Acts by means of hormones secreted into the blood to regulate processes that require duration rather than speed-e.g., metabolic activities and water and electrolyte balance.

RESPIRATORY SYSTEM

RESPIRATORY SYSTEM INTEGUMENTARY SYSTEM Keeps internal fluids in O2 CO2) Obtains Og from and eliminates CO2 to the external environment; helps regulate pH by adjusting the rate of removal of acid- forming CO2.

INTEGUMENTARY SYSTEM

Serves as a protective barrier between the external environment and the remainder of the body; adjustments in skin blood flow are important in temperature regulation. Keeps foreign material out

EXCRETORY SYSTEM

Urine containing wastes and excess water and electrolytes EXCRETORY SYSTEM Important in regulating the volume, electrolyte composition, and pH of the internal environ- ment; removes wastes and excess water, salt, acid, and other electrolytes from the plasma and eliminates them in the urine.

IMMUNE SYSTEM

IMMUNE SYSTEM Defends against foreign invaders and cancer cells; paves way for tissue repair. Protects against foreign invaders

DIGESTIVE SYSTEM

DIGESTIVE SYSTEM Nutrients, water, electrolytes Feces containing undigested food residue Obtains nutrients, water, and electrolytes from the external environment and transfers them into the plasma; eliminates undigested food residues to the external environment.

MUSCULAR AND SKELETAL SYSTEMS

MUSCULAR AND SKELETAL SYSTEMS Support and protect body parts and allow body movement; heat-generating muscle contractions are important in temperature regulation; calcium is stored in the bone. - Enables the body to interact with the external environment Exchanges with all other systems. Exchanges with all other systems. EXTERNAL ENVIRONMENT 1

CIRCULATORY SYSTEM

CIRCULATORY SYSTEM Transports nutrients, O2, CO2, wastes, electrolytes, and hormones throughout the body.

Sherwood 2013

REPRODUCTIVE SYSTEM

REPRODUCTIVE SYSTEM Sperm leave male Sperm enter female Not essential for homeostasis, but essential for perpetuation of the species,

NERVOUS SYSTEM

NERVOUS SYSTEM Acts through electrical signals to control rapid responses of the body, also responsible for higher functions-e.g., memory.