Opis predmeta
Predmet obravnava molekulsko fiziologijo na ravni interakcije celičnih predelkov, na ravni medcelične in sistemske komunikacije v zdravju in bolezni. Predmet poda biološke in biofizikalne temelje organiziranosti celic. Hkrati poda tudi temelje za raziskovalne metode v molekulski fiziologiji, kot so optofiziološke in elektrofiziološke metode. Predstavljene optofiziološke metode so konfokalna mikroskopija za snemanje v petih dimenzijah: tri prostorske dimenzije, čas in zajemanje spektrov emitirane svetlobe iz živih celic. Predstavljene bodo tudi razmerjemerne metode za spremljanje znotrajcelične aktivnosti kalcija in pH, ki sta pomembna parametra za celično signalizacijo in uravnavanje volumna celic. Z naprednimi optofiziološkimi tehnikami je mogoče spremljati koncentracijo znotrajcelične glukoze, ki je pomemben kazalnik celičnega metabolizma. Elektrofiziološke metode, ki so močno prispevale k znanju na področju molekulske fiziologije, so klasične meritve transmembranske napetosti, metoda »patch-clamp« z meritvami kapacitivnosti, ki omogočajo spremljanje eksocitoze in endocitoze, ter amperometrija za zaznavanje izločanja posameznih kvantov hormonov, nevro- ali glio-transmiterjev. S temi metodami je omogočeno določanje molekulske fiziologije posameznih proteinov, kot so na primer ionski kanali, transporterji, proteini pomembni za eksocitozo in sicer pri normalni fiziologiji ali pri bolezenskih stanjih. Ob tem študent spozna tudi metode izolacije posameznih evkariontskih celic in metode gojenja primarnih in klonalnih kultur za posebne fiziološke meritve in metode za označevanje subceličnih organelov v živih celicah.
Cilji in kompetence
Temeljni izobraževalni cilj je razumevanje funkcije celice v normalnih in patoloških procesih. Pri tem se obravnava raven celičnih predelkov (morfološko določeni organeli in drugi funkcionalni predmeti), raven medcelične in sistemske komunikacije. Študent pridobi kompetence pri obravnavi strategij za preoblikovanje delovanja celic z inženirskimi pristopi in biotehnološkimi metodami.
Metode poučevanja in učenja
Predavanja, diskusijske delavnice predstavljenih seminarjev, predstavitve v laboratorijih. Pri izvajanju sodelujejo vabljeni predavatelji.
Predvideni študijski rezultati
Znanje in razumevanje:
Predviden študijski rezultat je nadgraditi znanje s področja molekulske in celične fiziologije in uporaba novega znanja za preoblikovanje delovanja celic.
Reference nosilca
akad. prof. dr. Robert Zorec
RITUPER, Boštjan, CHOWDHURY HAQUE, Helena, JORGAČEVSKI, Jernej, COORSSEN, Jens R., KREFT, Marko, ZOREC, Robert. Cholesterol-mediated membrane surface area dynamics in neuroendocrine cells. Biochimica et biophysica acta. Molecular and cell biology of lipids, ISSN 1388-1981, Jul. 2013, vol. 1831, iss. 7, str. 1228-1238
MILOŠEVIĆ, Milena, STENOVEC, Matjaž, KREFT, Marko, PETRUŠIĆ, Vladimir, STEVIĆ, Zorica, TRKOV, Saša, ANDJUS, Pavle, ZOREC, Robert. Immunoglobulins G from patients with sporadic amyotrophic lateral sclerosis affects cytosolic Ca2+ homeostasis in cultured rat astrocytes. Cell calcium, ISSN 0143-4160, Jul. 2013, vol. 54, iss. 1, str. 17-25.
POTOKAR, Maja, STENOVEC, Matjaž, JORGAČEVSKI, Jernej, HOLEN, Torgeir, KREFT, Marko, OTTERSEN, Ole Petter, ZOREC, Robert. Regulation of AQP4 surface expression via vesicle mobility in astrocytes. Glia, ISSN 0894-1491, Jun. 2013, vol. 61, iss. 6, str. 917-928, ilustr., doi: 10.1002/glia.22485.
COSTA CALEJO, Ana-Isabel, JORGAČEVSKI, Jernej, KUCKA, Marek, KREFT, Marko, GONÇALVES, Paula P., STOJILKOVIĆ, Stanko, ZOREC, Robert. cAMP-mediated stabilization of fusion pores in cultured rat pituitary lactotrophs. The Journal of neuroscience, ISSN 0270-6474, May 2013, vol. 33, iss. 18, str. 8068-8078, ilustr., doi:10.1523/JNEUROSCI.5351-12.2013.
FLAŠKER, Ajda, JORGAČEVSKI, Jernej, COSTA CALEJO, Ana-Isabel, KREFT, Marko, ZOREC, Robert. Vesicle size determines unitary exocytic properties and their sensitivity to sphingosine. Molecular and cellular endocrinology, ISSN 0303-7207. [Print ed.], 2013, vol. 376, iss. 1/2, str. 136-147,
RITUPER, Boštjan, GUČEK, Alenka, JORGAČEVSKI, Jernej, FLAŠKER, Ajda, KREFT, Marko, ZOREC, Robert. High-resolution membrane capacitance measurements for the study of exocytosis and endocytosis. Nature protocols, ISSN 1754-2189, 2013, vol. 8, no. 6, str. 1169-1183, ilustr., doi: 10.1038/nprot.2013.069.
JORGAČEVSKI, Jernej, KREFT, Marko, VARDJAN, Nina, ZOREC, Robert. Fusion pore regulation in peptidergic vesicles. Cell calcium, ISSN 0143-4160, 2012, vol. 52, iss. 3/4, str. 270-276, doi: 10.1016/j.ceca.2012.04.008.
JORGAČEVSKI, Jernej, POTOKAR, Maja, GRILC, Sonja, KREFT, Marko, ZOREC, Robert, et al. Munc 18-1 tuning of vesicle merger and fusion pore properties. The Journal of neuroscience, ISSN 0270-6474, 2011, vol. 31, issue 24, str. 9055-9066, doi: 10.1523/JNEUROSCI.0185-11.2011.
VELEBIT MARKOVIĆ, Jelena, CHOWDHURY HAQUE, Helena, KREFT, Marko, ZOREC, Robert. Rosiglitazone balances insulin-induced exo- and endocytosis in single 3T3-L1 adipocytes. Molecular and cellular endocrinology, ISSN 0303-7207. [Print ed.], 2011, vol. 333, issue 1, str. 70-77, doi: 10.1016/j.mce.2010.12.014.
JORGAČEVSKI, Jernej, FOŠNARIČ, Miha, VARDJAN, Nina, STENOVEC, Matjaž, POTOKAR, Maja, KREFT, Marko, KRALJ-IGLIČ, Veronika, IGLIČ, Aleš, ZOREC, Robert. Fusion pore stability of peptidergic vesicles. Molecular membrane biology, ISSN 0968-7688, 2010, letn. 27, št. 2/3, str. 65-80, doi: 10.3109/09687681003597104.
prof. dr. Marko Kreft
POTOKAR, Maja, STENOVEC, Matjaž, JORGAČEVSKI, Jernej, HOLEN, Torgeir, KREFT, Marko, OTTERSEN, Ole Petter, ZOREC, Robert. Regulation of AQP4 surface expression via vesicle mobility in astrocytes. Glia, ISSN 0894-1491, Jun. 2013, vol. 61, iss. 6, str. 917-928, ilustr., doi: 10.1002/glia.22485.
POTOKAR, Maja, LACOVICH, Valentina, CHOWDHURY HAQUE, Helena, KREFT, Marko, ZOREC, Robert. Rab4 and Rab5 GTPase are required for directional mobility of endocytic vesicles in astrocytes. Glia, ISSN 0894-1491, 2012, vol. 60, issue 4, str. 594-604, ilustr., doi: 10.1002/glia.22293.
VARDJAN, Nina, GABRIJEL, Mateja, POTOKAR, Maja, ŠVAJGER, Urban, KREFT, Marko, JERAS, Matjaž, DE PABLO, Yolanda, FAIZ, Maryam, PEKNY, Milos, ZOREC, Robert. IFN-gamma-induced increase in the mobility of MHC class II compartments in astrocytes depends on intermediate filaments. Journal of neuroinflammation, ISSN 1742-2094, 2012, vol. 9, art. no. 144, 13 str
COSTA CALEJO, Ana-Isabel, JORGAČEVSKI, Jernej, SILVA, V.S., STENOVEC, Matjaž, KREFT, Marko, GONÇALVES, Paula P., ZOREC, Robert. Aluminium-induced changes of fusion pore properties attenuate prolactin secretion in rat pituitary lactotrophs. Neuroscience, ISSN 0306-4522. [Print ed.], 2012, vol. 201, str. 57-66, ilustr., doi:10.1016/j.neuroscience.2011.11.015.
STENOVEC, Matjaž, MILOŠEVIĆ, M., PETRUŠIĆ, V., POTOKAR, Maja, STEVIĆ, Zorica, PREBIL, Mateja, KREFT, Marko, TRKOV, Saša, ANDJUS, Pavle, ZOREC, Robert. Amyotrophic lateral sclerosis immunoglobulins G enhance the mobility of Lysotracker-labelled vesicles in cultured rat astrocytes. Acta physiologica, ISSN 1748-1708, 2011, vol. 203, issue 4, str. 457-471, ilustr., doi: 10.1111/j.1748-1716.2011.02337.x. [COBISS.SI-ID 28725465],
KOVAČIČ, Petra Brina, CHOWDHURY HAQUE, Helena, VELEBIT MARKOVIĆ, Jelena, KREFT, Marko, JENSEN, Jørgen, ZOREC, Robert. New insights into cytosolic glucose levels during differentiation of 3T3-L1 fibroblasts into adipocytes. The Journal of biological chemistry, ISSN 0021-9258, 2011, vol. 286, no. 15, str. 13370-13381, ilustr., doi:10.1074/jbc.M110.200980.
Temeljni viri in literatura
N. Sperelakis (2001). Cell Physiology Source Book: A Molecular Approach. Academic Press; 3rd edition, 1235 strani. ISBN: 0126569770
J. Phillips, P. Murray, P. Kirk (2001). Biology of Disease, 2nd edition, 336 strani. ISBN: 0632054042
Tekoča periodika in zlasti pregledni članki s področij: molekulske fiziologije in raziskovalne tehnologije
Bodi na tekočem
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Tržaška cesta 25, 1000 Ljubljana