Insegnamento FISIOLOGIA MOLECOLARE

Nome del corso di laurea	Biologia
Codice insegnamento	GP004087
Curriculum	Biomolecolare
Docente responsabile	Luigi Catacuzzeno
Docenti	Luigi Catacuzzeno
Ore	47 Ore - Luigi Catacuzzeno
CFU	6
Regolamento	Coorte 2020
Erogato	Erogato nel 2020/21
Erogato altro regolamento	Informazioni sull'attività didattica Coorte 2019 - Erogato nell'anno 2019
Attività	Caratterizzante
Ambito	Discipline del settore biomedico
Settore	BIO/09
Anno	1
Periodo	Secondo Semestre
Tipo insegnamento	Obbligatorio (Required)
Tipo attività	Attività formativa monodisciplinare
Lingua insegnamento	ITALIANO
Contenuti	Canali ionici: meccanismi e basi strutturali del gating, permeazione e selettivita'. Comportamento elettrico di una membrana plasmatica. Simulazioni al computer di un potenziale d'azione. Ruolo dei canali Ca voltaggio-dipendenti e K Ca-attivati nella modulazione dell'eccitabilita'. Trasmissione sinaptica.
Testi di riferimento	Dispense fornite dal docente
Obiettivi formativi	Buona conoscenza del comportanto e funzioni dei canali ionici; esperienza nella messa a punto di simulazioi al computer di fenomeni di eccitabilita'
Prerequisiti	Al fine di poter comprendere i contenuti trattati e' necessario che lo studente possieda le seguenti conoscenze:1) Principi di Fisiologia Generale, con particolare riferimento all'eccitabilita' di membrana e ai vari tipi di trasporto di membrana2) Conoscenze relative alla citologia dei neuroni e dei muscoli scheletrici3) Conoscenze di biochimica relative alla struttura delle proteine e dei fosfolipidi. Modello a mosaico fluido delle membrane biologiche
Metodi didattici	Lezioni frontali
Modalità di verifica dell'apprendimento	esame scritto o orale, a scelta dello studente Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa
Programma esteso	Struttura dei principali tipi di canali ionici: plot di idropaticita' e predizione della topologia transmembrana; risultati ottenuti con l'analisi cristallografica. La tecnica del patch-clamp nello studio del comportamento dei canali ionici: proprieta' e utilizzo delle configurazioni whole-cell, inside-out e outside-out. Meccanismi di apertura e chiusura dei canali ionici (gating): transizioni conformazionali dei canali e teoria dello stato di transizione; basi strutturali del gating. Gating voltaggio-dipendente: relazione probabilita' di apertura-voltaggio, equazione di Boltzmann e sua derivazione. Basi molecolari del sensore del voltaggio. Cinetica di attivazione dei canali ionici: ensemble average e correnti macroscopiche; Descrizione dei cambi conformazionali dei canali ionici in termini di una reazione chimica; significato delle costanti di transizione tra i vari stati cinetici di un canale ionico; equazioni differenziali che descrivono la cinetica dei canali ionici. Inattivazione e sua base molecolare: esperimenti con proteasi intracellulari e delezione della porzione aminiterminale dei canali K Shaker. cinetica dei canali Na e K voltaggio-dipendenti. Gating ligando-dipendente: relazione probabilita' di apertura - concentrazione di agonista ed equazione di Hill. Basi molecolari della sensibilita' al Ca dei canali K di tipo BK. Sistematica dei canali ionici. Canali Na: struttura e tipologie di canali Na voltaggio-dipendenti; canali Na voltaggio-indipendenti (epiteliali). Canali Ca: struttura e tipologie dei canali Ca voltaggio-dipendenti; canali di rilascio del Ca dai depositi intracellulari. Canali K: struttura e tipologie dei canali K voltaggio-dipendenti; canali K Ca-attivati; canali K rettificatori interni; canali K background. I canali Cl. Struttura e tipologie dei canali ligando-dipendenti: recettori nicotinici; recettori GABA e glicina; recettori canale per la serotonina; recettori canale per il glutammato; recettori canale per l'ATP. Acquaporine. Gap junctions. Ruolo dei canali ionici nell'emicrania emiplegica familiare. Fasi di un attacco emicranico: aumenti dei trigger emicranici; attivazione dei terminali trigemino vascolari; Infiammazione neurogenica; trasmissione dell'informazione nocicettiva; sensibilizzazione centrale. L'emicrania emiplegica familiare (FHM). Coinvolgimento dei canali Ca voltaggio-dipendenti di tipo P/Q nell'FHM. Conseguenze funzionali delle mutazioni FHM. Analisi di lavori scientifici in cui viene mostrato il coivolgimento di canali ionici nell?emicrania. Simulazioni al computer del comportamento di canali ionici voltaggio-dipendenti; nozioni fondamentali dell'utilizzo del programma xpp per la risoluzione di sistemi di equazioni differenziali del primo ordine; simulazioni del comportamento dei canali K e Na voltaggio-dipendenti tramite l'uso di xpp. Controllo del potenziale di membrana da parte dei canali ionici; Analogie tra una membrana plasmatica ed un circuito elettrico RC; Equazione del potenziale di membrana; simulazioni di una membrana eccitabile contenente canali K e Na voltaggio-dipendenti. Basi ioniche dell'eccitabilita'; Ruolo dei canali K e Na voltaggio-dipendenti nell'eccitabilita' di membrana; Ruolo dei canali K Ca-attivati nell'eccitabilita' di membrana; Ruolo dei canali Ca voltaggio-dipendenti nell'eccitabilita' di membrana. Struttura e Funzione della sinapsi: Principali modalita' di neurotrasmissione; Proprieta' strutturali e molecolari delle sinapsi chimiche; Sequenza di eventi coinvolti nella neurotrasmissione; Organizzazioni molecolari pre e postsinaptica; Depolarizzazione e ingresso di calcio nel terminale presinaptico: dinamica del calcio presinaptico e teoria dei micro domini; Il ciclo vescicolare: liberazione quantale di neurotrasmettitore; proprieta? statistiche del rilascio quantale. Diffusione e rimozione del neurotrasmettitore; Plasticita' sinaptica a breve termine; Generazione dei potenziali postsinaptici; Inibizione ed effetto shunt; sommazioni spaziale e temporale; recettori presinaptici e controllo della liberazione di trasmettitore; coliberazione e trasmissione retrograda. Plasticita' sinaptica a lungo termine. Potenzialìmento e depressione a lungo termine; Fasi di induzione; Fase di espressione; Metaplasticita'.