Molekulární podstata buněčné dráždivosti - MB150P55

• Anglický název: Molecular Basis of Nerve Excitability
• Český název: Molekulární podstata buněčné dráždivosti
• Zajišťuje: Katedra fyziologie (31-152)
• Fakulta: Přírodovědecká fakulta
• Platnost: od 2025
• Semestr: letní
• E-Kredity: 4
• Způsob provedení zkoušky: letní s.:
• Rozsah, examinace: letní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: 20
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Poznámka: povolen pro zápis po webu
• Garant: doc. RNDr. Viktorie Vlachová, CSc., DrSc.
• Vyučující: RNDr. Jan Krůšek, CSc.; doc. RNDr. Viktorie Vlachová, CSc., DrSc.

Anotace

čeština

Povinně volitelný kurz (přednáška a praktická cvičení) pro studenty magisterského oboru fyziologie živočichů. Volitelný i pro ostatní zájemce magisterských oborů studijního programu biologie.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (06.04.2012)

angličtina

Please note, the course is in Czech language only.

This is a compulsory optional course (lectures and practical training) for master students studying animal physiology and neurobiology. It is facultative for other students interested in biomedical sciences.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Literatura

čeština

Literatura:

Vlastní texty.

Skripta Vyskočil: Iontová teorie dráždivosti a synaptického přenosu, 1997.

Kuffler: From Neuron to Brain 1993.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (06.04.2012)

angličtina

Skripta Vyskočil: Iontová teorie dráždivosti a synaptického přenosu, 1997.

Kuffler: From Neuron to Brain, 1993.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Zápočet se uděluje na základě 100% docházky a předložení protokolů. Předmět je ukončen ústní zkouškou.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

angličtina

Credit is awarded on the basis of 100% attendance and submission of protocols. The course is completed by an oral exam.

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (28.10.2019)

Sylabus

čeština

Membránová toerie bioelektrických jevů, teorie membránové potenciálu, Donnanova rovnováha

Nernstova a Goldman-Hodgkin-Katzova rovnice, akční potenciál

Pasivní elektrické vlastnosti buněčné membrány, elektrofyziologie buněk

Synaptický přenos, nervosvalová ploténka

Technické vybavení pro provádění elektrofyziologických měření

Měření bioelektrických jevů v nervových a svalových buňkách

Intracelulární měření synaptických potenciálů

Metoda terčíkového zámku

Počítačové zpracování membránových proudů a potenciálů

Poslední úprava: Horníková Daniela, RNDr., Ph.D. (06.04.2012)

angličtina

Theoretical part contains biophysical description of electrochemical and equilibrium potentials across the excitable membrane and is followed by molecular anatomy of ion channels and membrane pumps with respect to primary structure, amino acid residues and energy barriers across the ion channel. The properties and behaviour of mutated ion channels will be described on the basis of molecular, biophysical and anatomical methods. Ionic hypothesis of the resting and action potential as well as synaptic transmission will be presented. This enables the principal understanding of excitatory and inhibitory pre- and postsynaptic currents and resulting different output during fast information transfer. SNARE (SNAP-receptor) of Ca triggered exocytosis will be explained in terms of synaptic vesicle trafficking pathway: filling, priming, docking and vesicle-fusion-release of neurotransmitters. Students will be trained on basic electrophysiological methods such as intracellular glass microelectrodes for current, voltage and patch clamp recordings, data collection and processing.

References:

Zigmond, M.J. et al., "Fundamental Neuroscience", Academic Press, 1999.

Hammond C. "Cellular and Molecular Neurobiology", Academic Press 1996.

Hille, B. "Ionic Channels of Excitable Membranes", Sinauer Assoc. 1992.

Poslední úprava: STEFL (10.04.2002)

Výsledky učení

Výsledky učení – Molekulární podstata buněčné dráždivosti MB150P55

Zadání pro znalosti a dovednosti:

1)  Nakreslete a popište typickou centrální a periferní synapsi, vysvětlete rozdíly. Vysvětlete úlohu iontových pump při tvorbě membránového potenciálu. Popište pracovní cyklus Na-K ATpázy v membráně. Popište typy nervových vláken podle rychlosti vedení. Vysvětlete, co je kvantový výlev neuropřenašečů, popište, k čemu slouží váčky, výlev neuropřenašečů, plnění měchýřků neuropřenašeči, čím lze inhibovat vedení akčních potenciálů a proč. Uveďte příklady účinku toxinů na dráždivost nervu a funkce synapse.

2)  Vysvětlete, co je Faradayův náboj a jaký má význam? Napište Nernstovu rovnici pro membránu propustnou jen pro K⁺, když uvnitř buňky je draslíkových iontů 150 mM a vně 5 mM. Stanovte rozdíl potenciálů při 37°C? Vysvětlete, co popisuje Goldman-Hodgkin-Katzova rovnice, uveďte obecný vzorec.

3)  Nakreslete elektrické zapojení extracelulární a intracelulární elektrody při měření membránového potenciálu. Nakreslete elektrické schéma dlouhého kabelového vodiče jako ekvivalentu nervového vlákna. Vyjmenujte varianty snímání technikou terčíkového zámku (= patch-clamp) – nakreslete, vysvětlete účel, výhody a nevýhody jednotlivých konfigurací.

4)  Vysvětlete, jaký je rozdíl mezi metabotropními a ionotropními receptory. Uveďte různé typy K⁺- a Na⁺-kanálů a jejich fyziologické funkce. Vyjmenujte podtypy ionotropních acetylcholinových kanálů a jejich funkce. Uveďte příklady ionotropních receptorů aktivovaných G-proteiny. Popište funkci a charakteristické vlastnosti NMDA kanálu. Vysvětlete úlohu NMDA a AMPA receptorů při vzniku dlouhodobé (= long term) potenciace. Uveďte příklady mechanicky aktivovaných kanálů a jejich fyziologickou funkci. Vyhledejte příklady závažných kanálopatií, uveďte současné přístupy k hledání možností jejich léčby.

5)  Uveďte příklady napětím aktivovaných kanálů a jejich funkčních stavů. Vyjmenujte příklady modulace iontových kanálů ionty Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺ aj. Vysvětlete, co je polymodalita, uveďte příklady polymodálních kanálů. Vyhledejte v relevantní databázi struktury vybraného ligandem aktivovaného iontového kanálu ve dvou různých konformačních stavech, porovnejte je a vyslovte hypotézu o možném molekulárním mechanizmu aktivace.

6)  Na modelu umělé buňky příslušné k zesilovači Axopatch 200B stanovte pomocí programu Clampex (softwarový balík pCLAMP11) základní elektrické parametry v konfiguraci whole-cell (snímání z celé buňky). Kompenzujte elektrickou kapacitu modelové elektrody a terčíku a vysvětlete důvod této korekce. Snímejte kontinuálně signál snímaný z modelové buňky zesílený 10x, použijte přístrojový filtr o hodnotě 500 Hz, zaznamenejte 10 s signálu a uložte jej ve formě souboru. Analyzujte tento soubor z hlediska základních parametrů (min., max. amplituda, frekvenční charakteristika).

Poslední úprava: Vlachová Viktorie, doc. RNDr., CSc., DrSc. (26.01.2026)