INSEGNAMENTO
SETTORE SCIENTIFICO
DISCIPLINARE
ANNO DI CORSO
SEMESTRE
CFU TOTALI
MODALITA’ DI VERIFICA DEL
PROFITTO
FISIOLOGIA CELLULARE
BIO/09
I
II
6
ORALE
OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO:
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.
TESTI CONSIGLIATI:
-
D’Angelo e Peres, Fisiologia, Vol. I, EdiErmes.
Zygmond et al., “Neuroscienze cellulari e molecolari”, EdiSes
Johnston e Wu, “Cellular Neurophysiology”, MIT Press.
Hille, ”Ion channels in excitable membranes”, Sinauer.
Weiss, ”Cellular Biophysics”, MIT Press.
Aidley, ”The physiology of excitable cells”, Cambridge University Press.
Jackson, Molecular and Cellular Biophysics, Cambridge University Press.
Byrne e Roberts, From Molecules to Networks, Elsevier.
PROGRAMMA DELL’INSEGNAMENTO:
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 Ca 2+.
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.
