Opis predmeta
Snov je razdeljena na več delov (npr. nekaj iztočnic iz zgodovine elektrofiziologije, analogno vezje membrane, ponazoritev mirovnega membranskega potenciala, ponazoritev meritve potenciala motorične ploščice in akcijskega potenciala, meritve tokov prek membrane, metoda vpete napetosti [voltage-clamp]), meritve membranske kapacitivnosti, kombinacija optičnih metod za študij homeostaze citosolnega kalcija skupaj z elektrofiziološkimi metodami, uporaba metod molekularne biologije in elektrofiziologije skupaj z metodami za slikanje subcelularnih struktur. Študent uporabi pridobljeno znanje pri svojem delu tako, da reši naloge, ki so povezane z lastnim raziskovalnim problemom in izlušči iz literature znanstveni problem, ki ga skuša rešiti z metodami, ki jih obravnava ta predmet.
Pri predmetu sodelujejo zn. sod. dr. Jernej Jorgačevski, zn. sod. dr. Matjaž Stenovec in drugi vabljeni predavatelji.
Predmet učimo na programih
Cilji in kompetence
Elektrofiziologija je veja fiziologije, ki se je uveljavila tako v rutinskem, kliničnem raziskovalnem (elektroencefalografija, elektrokardiografija, elektromiogragija) kot v temeljnem raziskovalnem delu. V slednjem se sicer še vedno ponekod uporablja v obliki ekstracelularne, bipolarne ali unipolarne registracije, večinoma pa vse bolj kot mikroelektrofiziologija in nanoelektrofiziologija, s katero lahko študiramo lastnosti posamezne molekule ali osamljenih delov membrane ali celičnih predelkov. Tu uporabljamo različne steklene mikroelektrode, npr. za registracijo intracelularnih sinaptičnih potencialov, sinaptičnega toka (metoda voltage-clamp), aktivacija in lastnosti posameznih membranskih kanalčkov (metoda patch-clamp) ter meritve ekso- in endocitoze hormonsko aktivnih in drugih celic z merjenjem lastnosti fuzijske pore, ki imajo premer manjši od nanometra (metoda patch-clamp v različici whole-cell recording, cell-attached recording, inside-out in outside out recording). Cilj predmeta je pridobitev temeljnih znanj za pristop k raziskavam membranskih procesov evkariontskih celic in njenih podceličnih predelkov. Slušatelj bo pridobil temeljne kompetence za uporabo elekrofizioloških metod pri raziskovalnem delu na posamezni celici; ki s svojim delovanjem prispevajo k delovanju tkih in višjih organizacijskih enot.
Metode poučevanja in učenja
Kandidati bodo študirali teme, o katerih bodo opravljene predstavitve učitelj-učenec, oziroma bodo obravnavane v obliki konzultacij; pripraviti bodo morali več seminarskih nalog in praktično delo v laboratoriju.
Predvideni študijski rezultati
Znanje in razumevanje:
Študent se nauči osnov sledečih metod: Metoda vpete napetosti, metode vpete napetosti krpice membrane (angl. The patch-clamp technique) za meritve tokov in napetostnih sprememb prek membarne cele celice, za meritve tokov skozi posamezni kanal, makroskopske in mirksoskopske meritve membranske kapacitete, ki zrcalijo celične proceses ekso- in endocitoze. Kombinirane elektrofiziološke in optofiziološke metode (metode za fotolizo vklenjenih sekundarnih prenašalcev) z metodami za fluorescenčno označevanje subceličnih predelkov.
Temeljni viri in literatura
Katz B: Nerve. muscle, synapse. McGraw-Hill, 1966
Aidley DJ: The physiology of excitable cells. Cambridge Univ. Press, 1991.
Hille B (1992). Ionic channels of excitable membranes. Sinauer Associates.;
Sperelakis N (2012) Cell Physiology. Academic Press.
Zorec, R (1988). Ionski kanalčki v celični membrani. Kaj lahko raziskujemo z metodo "patch clamp"?. Med. razgl., 27, št.1 (1988), str.37-53.
Sakmann B in Neher E (1995) Single Channel Recording 2nd ed. Plenum Press, New York
Bodi na tekočem
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana