Biofisica 2
Oggetto e obiettivi
Il
corso si propone di introdurre lo studente alla biofisica dei sistemi
eccitabili. E’ suddiviso in tre parti principali. Vengono inizialmente
introdotte le membrane biologiche privilegiando la trattazione dei sistemi di trasporto
ionici e delle proprietà elettriche, quindi i meccanismi che determinano
l’eccitabilità neurale e della cellula cardiaca. Le proprietà dei sistemi
eccitabili distribuiti spazialmente saranno trattate nell’ultima parte del
corso con particolare riferimento al tessuto cardiaco.
Programma
Struttura,
composizione, funzione
il doppio strato lipidico: fluidità, transizioni di fase,
asimmetria
miscele lipidi-acqua: polimorfismo
proteine di membrana: interazioni con il doppio strato
Meccanismi
di trasporto
Diffusione di molecole neutre
Diffusione di ioni: l’equazione
di Nerst e l’equilibrio di Donnan-Gibbs
Flusso e pressione osmotica
Pori, canali, trasportatori
Trasporto attivo: la pompa Na+-K+,
sistemi di cotrasporto
Proprietà
elettriche
il potenziale di membrana
le equazioni di Goldman-Hodgkin-Katz
la membrana come circuito RC
relazioni corrente/voltaggio
Il neurone
Struttura e
funzione
Trasmissione elettrica passiva: teoria del cavo coassiale
Potenziale d’azione e propagazione del potenziale
d’azione
Le correnti ioniche Na+ e K+
Le equazioni di Hodgkin-Huxley
Trasmissione sinaptica
Cellula cardiaca
Struttura e funzione
Potenziale di membrana e potenziale d’azione
Canali ionici, pompe e scambiatori
Potenziale e correnti di pacemaker
Il meccanismo eccitazione-contrazione
proteine contrattili e meccanismo di contrazione
Tecniche per il monitoraggio di potenziali e correnti di
membrana: il patch-clamp
Meccanismi di base della
propagazione elettrica fra cellule
propagazione unidimensionale e
bidimensionale
anisotropie e discontinuità
strutturali
Propagazione elettrica cardiaca normale e anomala
onde di eccitazione
autosostenute
Tecniche per il monitoraggio
della propagazione elettrica cardiaca: i sistemi di mappaggio
Testi
consigliati:
ALBERTS
ET AL., Biologia molecolare della cellula, Zanichelli, 1992
SCHULTZ SG, Basic principles of
membrane transport, Cambridge Univ. press, 1980
HILLE
B., Ionic channels of excitable membranes, Sinauer Associates Inc., 1972
OPIE LH, The heart. Physiology and
metabolism, Raven Press, New York, 1991
KLEBER AG, JANSE MJ, FAST VG, Normal
and abnormal conduction in the heart.
In: Handbook of Physiology, Vol.1,
Oxford University Press, 2001
Modalità
e svolgimento dell'esame:
L'esame consiste in una prova orale alla fine del corso.