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Curso de Fisiología General 2008
Coordinadores: Drs. Magdalena Sanhueza y Juan Bacigalupo ([email protected]; [email protected])
Profesores: Drs. Osvaldo Alvarez, Julio Alcayaga, Juan Bacigalupo, J. Carlos Letelier, Mario Luxoro, Magdalena
Sanhueza, Cecilia Vergara y Daniel Wolff.
Horario:
Clases: Lunes 3er bloque (12 a 13:30) y jueves 1er y 2do bloque (8:30 a 11:45), sala G102. Optativas pero
fuertemente recomendadas
Demostraciones (Trabajos Prácticos): Lunes (15 a 19:30). Sala de computación, Presentaciones de Estudiantes en
sala G102. Actividades Obligatorias.
Horario atención alumnos: miércoles 15-17 hrs.
Textos y material recomendados:
Latorre, López-Barneo, Bezanilla y Llinás: Biofísica y Fisiología Celular.
Cell Physiology Source Book 3a Edición 2001, Ed: Nicholas Sperelakis, Academic Press
F. Bezanilla The Nerve Impulse. http://nerve.bsd.uchicago.edu
B. Hille: Ionic Channels of Excitable Cells. 3ed, 2001.
E. Kandel: Cellular Basis of Behavior, Ed 2000.
J. Nicholls et al: From Neuron to Brain, Ed 2001.
El programa, las clases y otros materiales lo encontrarán en: http://cursos.ciencias.uchile.cl (desde allí ir a
cursos, Biología y Fisiología General) o en http://einstein.ciencias.uchile.cl, Fisiología General 2008
Demostraciones.
Para algunos capítulos se desarrollarán demostraciones o ayudantías. La asistencia a estas actividades es
obligatoria. Para cada demostración los estudiantes harán un informe que deberá ser entregado (una semana
después de la actividad) para evaluación.
Seminarios.
El curso se dividirá en grupos de 2 personas. Cada grupo elegirá un artículo sobre el que hará una presentación
oral en la que participarán ambos integrantes del grupo. La presentación será de 20 minutos por grupo con 7 a 10
minutos de tiempo para preguntas. La nota considerará el respeto al tiempo asignado a la presentación. La
asistencia a seminarios es obligatoria. La inasistencia deberá justificarse con un certificado médico, si
corresponde, o explicando sus motivos al profesor que decidirá caso a caso la acción a seguir.
Evaluación:
La nota final del curso será el promedio de las notas de las pruebas, informes y seminarios, según la siguiente
ponderación:
 Tres pruebas teóricas (70%)
 Seminarios bibliográficos (10%)
 Informes (20%)
Delegado de Curso: se encargara principalmente de organizar las sesiones de seminarios.
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Se sugiere fuertemente a quienes obtengan nota bajo 4 en la primera o segunda prueba acercarse al
coordinador del curso apenas tenga el resultado para diseñar “estrategias correctivas”. Las fechas de
las pruebas son definitivas e impostergables y están en el calendario del curso. Considere que
probablemente tendrá pruebas de Microbiología o Genética muy cercanas a las pruebas de este curso. Prográmese
con anticipación para los 3 “eventos casi simultáneos”. Es posible que una de las 3 pruebas permita el uso de
apuntes, si es así, se les comunicará en el momento de la prueba. Para quienes hayan faltado a cualquiera de las
pruebas, al final del curso habrá una prueba recuperativa que incluye la materia de todo el curso.
El objetivo de este curso es explicar las bases moleculares de los procesos básicos de fisiología celular. Esto
permitirá que los estudiantes posteriormente comprendan los procesos que se generan a nivel de la fisiología de
órganos y organismos. Se hace especial énfasis en la fisiología de células excitables desarrollando algunos conceptos
a partir de las evidencias experimentales que los generaron. También se hace énfasis en el uso de modelos que
facilitan la comprensión de fenómenos complejos.
PROGRAMA:
Excitabilidad Celular y la Conducción del Impulso Nervioso.
a) Propiedades de cable de los axones: circuito eléctrico equivalente para las membranas plasmáticas de células
excitables (conductancia y capacidad), teoría de cable. El potencial de acción.
b) El modelo de Hodgkin y Huxley para el axón de calamar: métodos de estimulación y registro de corrientes iónicas,
métodos de control del potencial de membrana (el “voltage-clamp”), experimentos de “voltage-clamp” en el axón
gigante del calamar, relaciones corriente-voltaje, activación e inactivación, separación de las corrientes de sodio y
potasio en el axón, el modelo matemático de Hodgkin y Huxley y sus predicciones (curso temporal de las
conductancias, reconstrucción del potencial de acción).
Bases moleculares del potencial de acción.
a) Canales de iones: la técnica del patch-clamp, registro de corrientes iónicas de canales únicos.
b) Cinética de apertura y cierre: el modelo de dos estados, “gating currents”, inactivación, modelos de más de dos
estados, modificadores del “gating”, bases moleculares del “gating”.
c) Selectividad iónica. Teoría de selectividad iónica de Eisenman.
Generación de los gradientes iónicos y Regulación del volumen celular
a) Termodinámica del transporte activo
b) Transporte activo primario. La bomba Na+-K+. Bombas de calcio.
c) Transporte activo secundario. Transporte activo de azúcares y aminoácidos en intestino delgado e intercambio Na+Ca2+ en células excitables.
d) Mecanismos de regulación del volumen celular.
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Transducción sensorial.
a) Mecanismos de transducción de señales: receptores, proteínas G, segundos mensajeros, canales de iones,
cascadas enzimáticas.
b) Sistemas de transducción sensorial: visión, olfato, gusto, audición.
c) Mecanismos de acoplamiento excitación-secreción.
d) Mecanismos de acoplamiento excitación-contracción en músculo esquelético y cardiaco.
e) Mecanismo de la contracción muscular.
Transmisión sináptica.
a) Estructura de las sinapsis química y eléctrica.
b) Mecanismos presinápticos: experimentos en la juntura neuromuscular, hipótesis cuántica, liberación espontánea y
evocada. Ca2+ y liberación de neurotransmisores, mecanismos moleculares de la liberación, proteínas asociadas a las
vesículas, zonas activas, canales de Ca2+ y los microdominios de Ca2+.
c) Mecanismos postsinápticos: el receptor de acetilcolina, el receptor de glutamato, otros receptores de
neurotransmisores.
d) Mecanismos celulares de memoria de corto y largo plazo.
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Algunos artículos para los Seminarios Bibliográficos
Transport, docking and exocytosis of single secretory granules in live chromaffin cells. Steyer JA, Hortsmann H,
Almers W. Nature 388: 474-478, 1997
Optical detection of a quantal presynaptic membrane turnover. Ryan TA, Reuter H, Smith SJ. Nature 388: 478-482.
Different modes of expression of AMPA and NMDA receptors in hippocampal synapses. Takumi Y, Ramirez-Leon V,
Laake P, Rinvik E, Ottersen OP. Nat Neurosci 2: 618-624, 1999.
Functional stoichiometry of Shaker Potassium channel inactivation. MacKinnon R, Aldrich RW, Lee AW. Science 262:
757-759, 1993
A Thapsigargin-Sensitive Ca++ Pump Is Present in the Pea Golgi Apparatus Membrane. Viviana R. Ordenes, Francisca
C. Reyes, Daniel Wolff, and Ariel Orellana. Plant Physiology 129: 1820-1828, 2002.
Tucker T, Fettiplace R. Confocal imaging of calcium microdomains and calcium extrusion in turtle hair cells. Neuron
15: 1332-1335, 1995.
Sidi S, Friedrich W, Nicolson T. NonmpC TRP channel required for vertebrate sensory hair cell mechanotransduction.
Science 301: 96-99, 2003.
Denk W, Holt JR, Shepherd GMG, Corey DP. Calcium imaging of single stereocilia in hair cells: localization of
transduction channels at both ends of tip links. Neuron 15: 1311-1321, 1995.
Reisert J, Matthews HR. Na+-dependent Ca2+ extrusion governs response recovery in frog olfactory receptor cells. J.
Gen. Physiol. 112: 529-535. 1998.
Delgado R, Bacigalupo J. Cilium-attached and excised patch-clamp recordings of odorant-activated Ca2+-dependent
K+ channels from chemosensory cilia of olfactory receptor neurons. Eur. J. Neurosci. 20: 2975-2980, 2004.
Mathews G. Single-channel recordings demonstrate that cGMP opens the light-sensitive ion channel of the rod
photoreceptor. PNAS 84: 299-302, 1987.
Yau KW, Nakatani K. Light-induced reduction of cytoplasmic free calcium in retinal rod outer segment. Nature.
313:579-82, 1985.
Caterina MJ, Rosen TA, Tominaga M, Brake AJ, Julius D. A capsaisin-receptor homologue with a high threshold for
noxious heat. Nature 398: 436-441, 1999.
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Fecha
Semana
1
marzo
2
3
abril
5
Introducción al curso
Teoría del cable.
Lunes 17
Canales de iones. Estructura, métodos
de estudio. Excitabilidad celular I
O. Alvarez
Jueves 20
Canales de iones. Estructura, métodos O Alvarez
de estudio. Excitabilidad celular II
Canales de iones. Estructura, métodos
de estudio. Excitabilidad celular III
Canales de iones. Estructura, métodos O Alvarez
de estudio. Excitabilidad celularIV
Lunes 24
Lunes 31
Jueves 3
Lunes 7
Jueves 10
6
Lunes 14
Jueves 17
7
Profesor
jueves 13
Jueves 27
4
Clase
(L de 12 a 13:30, J de 8:30 a 11:45)
Lunes 21
Jueves 24
J. Bacigalupo
O. Alvarez
Generación de potenciales de acción I
Generación de pot. de acción II
Generación de pot de acción III
O Alvarez
Generación de pot de acción IV
Generación de pot de acción V
Generación de pot de acción VI
O Alvarez
Mecanismos de selectividad iónica
O Alvarez
Termodinámica del transporte activo.
D Wolff
Primera Prueba
Transporte activo primario.
D. Wolff
Transporte activo secundario.
Mecanismos de regulación del
volumen celular
Demostraciones, Seminarios
(Lunes de 15 a 19)
O Alvarez
O Alvarez
D. Wolff
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Lunes 28
Canales de Ca en la membrana
C Vergara
plasmática y en membranas de
organelos. Canales de iones activados
por Ca.
9
mayo
Lunes 5
Segundos mensajeros
jueves 8
Transmisión sináptica (estructura y
fisiología terminales pre y postsináptico).
Transmisión sináptica (sinapsis
neuromuscular), sinapsis excitatorias
e inhibitorias I
Canales dependientes de
voltaje
Canales tetraméricos
Canales con inactivación
Axón de Jibia I
Axón de jibia II
Presentación Seminarios Alumnos
Presentación Seminarios Alumnos
J. Bacigalupo
Presentación Seminarios Alumnos
C Vergara
6
10
Transmisión sináptica (sinapsis del
SNC), sinapsis excitatorias e
inhibitorias II
J Alcayaga
Lunes 19
Integración sináptica en el SNC
J Alcayaga
Jueves 22
Segunda Prueba
Lunes 12
Presentación Seminarios Alumnos
Jueves 15
11
12
13
junio
Jueves 29
Mecanismos de acoplamiento
excitación-contracción. Contracción
muscular.
C. Vergara
Lunes 2
Integración sináptica en el SNC
J Alcayaga
Jueves 5
Modulación sináptica: mecanismos
celulares de memoria de corto y largo
plazo I y II
M. Sanhueza
Modulación sináptica: mecanismos
celulares de memoria de corto y largo
plazo III
M Sanhueza
Modulación sináptica. Síntesis de
proteínas en botones dendríticos
Código Neural I
M Sanhueza
Jueves 19
Código Neural II
JC Letelier
Lunes 23
Transducción sensorial I
J Bacigalupo
14
Jueves 12
16
Presentación Seminarios Alumnos
Lunes 26
Lunes 9
15
Seminario M Luxoro
Presentación Seminarios Alumnos
Presentación Seminarios Alumnos
JC Letelier
Lunes 16
Jueves 26
Transducción sensorial II
Presentación Seminarios Alumnos
J. Bacigalupo
17
Lunes 30
Transducción sensorial III
J. Bacigalupo
julio
Jueves 3
Modulación sináptica. Repaso de
conceptos fundamentales
M Sanhueza
Presentación Seminarios Alumnos
Lunes 7
Jueves 10
Tercera Prueba
Lunes 14
Prueba Recuperativa
Aviso Importante: Como es usual, las clases serán publicadas en la página web del curso. A partir del día
Jueves 29 de Mayo, aquellas clases que no puedan realizarse debido a la toma del campus y/o paros
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estudiantiles, deberán darse por pasadas, ya que no habrá cambios en la fecha de término del semestre (por
resolución del Consejo de Facultad). En tal caso, se publicará material de apoyo adicional.