FISIOLOGIA CELLULARE

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2015/2016
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2015/2016
Tipo di attività: 
Obbligatorio
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
42
Prerequisiti: 

Non è richiesto alcun prerequisito per la frequenza al corso

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

ORALE

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Ci si propone di preparare lo studente a studi avanzati o ricerche di fisiologia, presentando l’ intreccio di aspetti teorici e sperimentali, caratteristico della ricerca fisiologica.

Contenuti

Fondamenti di biofisica cellulare
Trasportatori di membrane e controllo del volume cellulare
canali ionici
Motilità e migrazine
Controllo del pH cellulare
Metodi ottici e studi in cellule intatte

Programma esteso

FONDAMENTI DI BIOFISICA CELLULARE
Introduzione storica. Ipotesi di Bernstein. Potenziale di Nernst. Diffusione ed Elettrodiffusione (equazione di Nernst-Planck). Modello di Goldman. Determinanti del potenziale di riposo. Effetto dell’attività elettrica di membrana sulla composizione ionica dell’ambiente intra- ed extracellulare.

TRASPORTATORI DI MEMBRANA E CONTROLLO DEL VOLUME CELLULARE
Fisiologia dei trasportatori: potenziale di equilibrio, correnti di trasportatore e loro influenza sul potenziale di riposo (esempio della pompa Na/K). Equilibrio di Donnan. Controllo del volume cellulare: interazione di canali e trasportatori (RVD ed RVI). Edema cerebrale ed esperimenti nel SNC: astrociti e neuroni. Acquaporine. Ruolo dei canali ionici nella migrazione dei gliomi. Trasportatori di neurotrasmettitori, scambiatore Na/Ca.

CANALI IONICI
A) Canali ionici attivati da ligando. Il recettore nicotinico come paradigma. Esperimenti classici sulle correnti postsinaptiche. Cenni al controllo nervoso del raggruppamento degli AChR postsinaptici, agrina e MuSK. Proprietà di singolo-canale e relazione con le proprietà macroscopiche. Attivazione da ligando. Stati delle proteine-canale. Cenni sull’ analisi probabilistica dei canali ionici. Struttura-funzione dei canali ionici: metodi di studio ed espressione in sistemi eterologhi. Alcune analogie tra canali ionici ed enzimi. Rassegna dei canali ionici non attivati dal Vm: recettori per ACh, GABA, GLU; canali attivati da nucleotidi ciclici; canali di sodio epiteliali.
B) Canali ionici voltaggio-dipendenti. Cinetica delle correnti macroscopiche. Attivazione ed inattivazione allo stato stazionario e loro determinanti strutturali. Interpretazione secondo la teoria di Boltzmann. Cenni sulla selettività dei canali ionici. Principali tipi di canali ionici voltaggio-dipendenti e ruolo in diversi contesti fisiologici; controllo del K+ extracellulare nel fluido cerebrospinale..Cenni ad alcune patologie prodotte dalla mutazione di canali ionici.

MOTILITA’ E MIGRAZIONE
Motilità dipendente da flagelli, ruolo del gradiente di pH, chemoattrazione e chemorepulsione. Controllo da Ca2+. Controllo della motilità degli spermatozoi. Migrazione ameboide, modulazione da Ca2+ e ruoli diversi dei canali del K+: volume, citoscheletro, adesione alla matrice extracellulare. Ruolo dei canali ionici nell’ invasività dei gliomi.

CONTROLLO DEL PH CELLULARE
Meccanismi di estrusione dei protoni. Pompe protoniche. Antiporto Na/H, struttura, funzione, metodi di studio, dipendenza dagli ioni intra- ed extracellulari, regolazione. Scambiatori Cl/HCO3, cotrasporti elettrogenici Na/HCO3. antiporti elettroneutri Cl/NaHCO3. Metodi di studio in neuroni ed astrociti. Alterazioni del pH nelle cellule del sistema nervoso e meccanismi compensativi.

METODI OTTICI E STUDI IN CELLULE INTATTE
Microiniezione, uso di sonde fluorescenti e principali fonti di artefatto (“ratio dyes”), microscopia confocale, calmoduline fluorescenti, fotolisi di composti “caged”, sonde per NO e pH, ecc.). Omeostasi del Ca2+ intracellulare, regolazione da Ca2+, IP3, cADPR, NAADP, S1P. Interruzione del segnale. Esempi: onde di calcio alla fecondazione, durante il ciclo cellulare ed in cellule secernenti.

Metodi didattici

LEZIONI FRONTALI