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FISIOLOGIA DELLE MEMBRANE BIOLOGICHE
Obiettivi
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
1. Proprietà elettriche passive della membrana cellulare
2. Equilibri di Nernst e di Gibbs-Donnan
3. Equazione di Goldmann-Hodgkin-Katz
4. Canali ionici di membrana
5. Relazioni corrente-voltaggio per membrane ohmiche e voltaggio-dipendenti
6. Introduzione alle tecniche sperimentali per lo studio delle proprietà elettriche delle membrane biologiche (current clamp e voltage clamp)
7. Membrane ohmiche, membrane non-ohmiche, membrane voltaggio e tempo dipendenti
8. Misura delle proprietà elettriche passive di membrana
9. La tecnica del patch clamp nelle sue diverse configurazioni
10. Dalla corrente di singolo canale alla corrente di whole cell
11. Teoria di Hodgkin e Huxley del gating voltaggio-dipendente dei canali ionici
12. Ricostruzione cinetica della corrente rapida di sodio a partire da dati sperimentali di voltage clamp
13. Eccitabilità di membrana e potenziale d¿azione
14. Il potenziale d¿azione locale e quello propagato
15. Teoria del cavo ed elettrotono
16. Interazione elettrotonica e gap junctions: struttura e gating
17. Un esempio `from cell to bedside¿: il cuore
18. Il potenziale d¿azione cardiaco e le correnti ioniche che lo generano
19. Meccanismo eccitabile delle cellule automatiche e di quelle di lavoro
20. Meccanismo molecolare della refrattarietà cardiaca
21. Meccanismi molecolari della regolazione simpatica e parasimpatica del cuore
22. Accoppiamento eccitazione-contrazione nel cuore
23. Meccanismo del calcium-induced-calcium-release
24. Dinamica del calcio intracellulare
25. Rest decay e rest potentiation
Bibliografia
V. Taglietti, C. Casella
Elementi di fisiologia e biofisica della cellula
Società Editrice La Goliardica Pavese, Pavia, 1991
B. Hille
Ionic channels of excitable membranes (2nd edition)
Sinauer Associates, Inc., 1992
D.J. Aidley
The physiology of excitable cells (4th edition)
Cambridge Univ Pr, 1998