Obiettivi formativi
Fornire agli studenti (i) una preparazione di base per la comprensione dei principali meccanismi di membrana cellulare relativi alla eccitabilità e al controllo ionico intracellulare, (ii) una descrizione approfondita di alcuni esempi particolarmente significativi (cuore, sistema nervoso), (iii) una descrizione di moderne metodiche elettrofisiologiche e ottiche per lo studio della eccitabilità e delle dinamiche ioniche intra- e inter-cellulari.
Prerequisiti
conoscenze di base di fisica, matematica e biologia cellulare
Contenuti dell'insegnamento
<br />1. Proprietà elettriche passive della membrana cellulare<br />2. Equilibri di Nernst e di Gibbs-Donnan<br />3. Equazione di Goldmann-Hodgkin-Katz<br />4. Canali ionici di membrana<br />5. Relazioni corrente-voltaggio per membrane ohmiche e voltaggio-dipendenti<br />6. Introduzione alle tecniche sperimentali per lo studio delle proprietà elettriche delle membrane biologiche (current clamp e voltage clamp)<br />7. Membrane ohmiche, membrane non-ohmiche, membrane voltaggio e tempo dipendenti <br />8. Misura delle proprietà elettriche passive di membrana<br />9. La tecnica del patch clamp nelle sue diverse configurazioni<br />10. Dalla corrente di singolo canale alla corrente di whole cell<br />11. Teoria di Hodgkin e Huxley del gating voltaggio-dipendente dei canali ionici<br />12. Ricostruzione cinetica della corrente rapida di sodio a partire da dati sperimentali di voltage clamp<br />13. Eccitabilità di membrana e potenziale d¿azione<br />14. Il potenziale d¿azione locale e quello propagato<br />15. Teoria del cavo ed elettrotono<br />16. Interazione elettrotonica e gap junctions: struttura e gating<br />17. Un esempio `from cell to bedside¿: il cuore<br />18. Il potenziale d¿azione cardiaco e le correnti ioniche che lo generano<br />19. Meccanismo eccitabile delle cellule automatiche e di quelle di lavoro<br />20. Meccanismo molecolare della refrattarietà cardiaca<br />21. Meccanismi molecolari della regolazione simpatica e parasimpatica del cuore<br />22. Accoppiamento eccitazione-contrazione nel cuore<br />23. Meccanismo del calcium-induced-calcium-release<br />24. Dinamica del calcio intracellulare<br />25. Rest decay e rest potentiation <br />
Programma esteso
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Bibliografia
<br />V. Taglietti, C. Casella<br />Elementi di fisiologia e biofisica della cellula<br />Società Editrice La Goliardica Pavese, Pavia, 1991<br /> <br />B. Hille<br />Ionic channels of excitable membranes (2nd edition)<br />Sinauer Associates, Inc., 1992<br /> <br />D.J. Aidley<br />The physiology of excitable cells (4th edition)<br />Cambridge Univ Pr, 1998
Metodi didattici
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Modalità verifica apprendimento
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Altre informazioni
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