Laurea magistrale in Biologia dell'Ambiente

Conoscenze di base di Fisiologia Generale e Cellulare Conoscenze di base di fisica

Il corso si propone di approfondire alcuni aspetti della biofisica classica.
Ulteriore obiettivo formativo consiste nell’analizzare quantitativamente alcuni approcci tecnici e concettuali ai meccanismi di trasduzione del segnale intracellulare in chiave molecolare e postgenomica, con approfondimenti su temi particolari.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
conoscenze delle principali acquisizioni della biofisica classica dei fenomeni bioelettrici e della moderna interpretazione con gli strumenti della biologia molecolare
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE
capacità di utilizzare i concentti acquisiti per l'interpretazione e la comprensione di articoli scientifici
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
capacità di valutare criticamente le informazioni, avolte contradditorie, che si ricavanio dalla letteratura
ABILITÀ COMUNICATIVE capacità di presentare in modo sintetico e chiaro i contenuti di un articolo scientifico
CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO
capacità di focalizzazione sugli aspetti più rilevanti dell'informazione scientifica

Esame scritto con possibile integrazione orale

Le leggi del flusso applicate ai soluti ionici, partendo dalle equazioni del flusso viste nel corso di Fisiologia Cellulare. Cenni di termodinamica dei processi irreversibili. Richiami delle leggi dei flussi per soluti non ionici

Le leggi dell’elettrodiffusione. Da Fick a Nernst-Planck
Equilibrio e stazionarietà. Dai concetti termodinamici ai flussi di membrana. Diffusione libera e attraverso membrane. Dal potenziale di equilibrio dei singoli ioni al potenziale di riposo di una membrana selettiva: Goldman-Hodgkin-Katz L’applicazione alle membrane biologiche i circuiti equivalenti di membrana. Permeabilità e conduttanze . Selettività, potenziale di inversione Membrane cellulari: struttura e funzione; Lipid rafts, caveolae, signalplexes

Membrane intracellulari: ruoli non convenzionali Variazione dei rapporti di permeabilità e generazione di segnali elettrici ai capi della membrana: quali parametri chimici e fisici possono generare queste variazioni? Ligandi intra-ed extracellulari. Pressione, Temperatura, Interazioni proteina-proteina, Voltaggio. Ruolo del voltaggio come attivatore particolare e specifico: la comunicazione veloce (ma non solo.). I canali voltaggio-dipendenti e l’eccitabilità elettrica: breve excursus storico dal potenziale d’azione alle correnti: il modello di Hodgkin e Huxley dalle correnti macroscopiche al singolo canale. Quando si precisa il concetto di canale? Canali VOCs e attivati da ligandi: una storia QUASI parallela.

TECNICHE DI STUDIO (CRISTALLOGRAFIA, TECNICHE ELETTROFISIOLOGICHE, BIOLOGIA MOLECOLARE) teoria stocastica dei canali. Dal singolo canale alla corrente macroscopica oltre H&H: i Ca2+ VOCs. Revisione del concetto di soglia di eccitabilità e di fenomeni tutto-nulla. La diversità dei canali per il K+. ruoli dei VOCS in cellule non eccitabili: ruolo nella proliferazione cellulare e crescita tumorale dei canali per il Na, K VOCS flussi di calcio e regolazione di processi funzionali: non solo Ca VOCs. I canali cationici attivati dal II messaggeri. simulazione al computer (3h) Ruoli dei canali indipendenti da ioni: canali ionici visti come proteine (enzimi, scaffold..) Ruolo dei canali indipendente dal flusso di cariche: regolazione del volume cellulare. due esempi di Canali ionici non VOCs: TRP channels and PIEZO (ampliando il discorso ENaC). Dinamiche spaziotemporali di messaggeri diffusibili: Ca2+, NO, cAMP e AA. Proprietà strutturali e funzionali di microdomini intracellulari. Vincoli fisici e meccanici alla libera diffusione intracellulare. Tecniche in fluorescenza per studiare secondi messaggeri in cellule vive (live cell imaging) esposizione articolo (10’ + 5’ discussione)

Il materiale didattico presentato a lezione è disponibile sul sito internet.