Università degli Studi di Perugia

Insegnamento FISIOLOGIA MOLECOLARE

Corso
Biologia
Codice insegnamento
GP004087
Curriculum
Biomolecolare
Docente
Luigi Catacuzzeno
Docenti
  • Luigi Catacuzzeno
Ore
  • 47 ore - Luigi Catacuzzeno
CFU
6
Regolamento
Coorte 2021
Erogato
2021/22
Attività
Caratterizzante
Ambito
Discipline del settore biomedico
Settore
BIO/09
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 orale e verifiche scritte

Se le verifiche scritte, condotte durante l'anno, vengono superate, non e' necessario fare l'esame finale, e la votazione verra' ricavata dalla media aritmetica delle prove.

Le verifiche scritte sono 3 e consistono di tre domande a risposta libera.
Durante l'esame orale lo studenti viene valutato con nove domande prese omogeneamente lungo tutto il programma.

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'.
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