Corso di laurea in Fisica

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)