Структура за темами

  • Курс «Методи дослідження збудливих мембран» є ключовим для опанування студентами сучасними методологічними підходами і фізичними приладами, що широко застосовуються в експериментальній біофізиці для дослідження транспортної та сигнальної функції клітинних мембран. Він ставить за мету розвиток у студентів навичок постановки електрофізіологічного експерименту, реєстрації біоелектричних явищ, обробки та інтерпретації одержаних результатів. Передбачається вивчення механізмів біоелектрогенезу, принципів збору та анализу електрофізіологічної інформації на макро та мікрорівнях, підходів до клонування, функціональної експресії та структурно-функціональному анализу мембранних іонних каналів та рецепторів, а також основ флуорисцентної та конфокальної мікроскопії.

    Метою курсу «Методи дослідження збудливих мембран» є ознайомлення студентів з теоретичними та експериментальними підходами, які лежать в основі дослідження біоелектричної функції клітинних мемран. Вивчення курсу є необхідним етапом для закладання бази подальшої спеціалізації.

    Завданням курсу є розуміння студентами теоретичних засад та опанування ними ключовими методичними підходами, які застосовуються для дослідження іон-транспортної та сигнальної функції клітинних мембран.

    Інтегровані вимоги до знань та вмінь по учебовому курсу полягають в тому, що в результаті його вивчення студент повинен:

    Знати:

    - механизми виникнення біоелектрики та властивості біомембран;

    - вимоги та принципи побудови електрофізіологічної апаратури та установки;

    - фізичну хімію поведінки металів та скла в електролітах;

    - принципи виготовлення та роботи електродів та мікроелектродів;

    - загальні методичні підходи для електрофізіологічного дослідження клітин;

    - існуючі експериментальні методики електрофізіологічного дослідження різних типів клітин та багатоклітинних препаратів;

    - принципи збору, аналізу та обробки електрофізіологічної інформаціїи на макро та мікрорівнях;

    - підходи до клонуванню, функціональній експресії та структурно-функціональному аналізу мембранних каналів та рецепторів;

    - властивості експресійних систем для функціонального анализу клонованих каналів та рецепторів;

    - використання флуорисцентних зондів для візуалізації та кількісної характеристики внутрішньоклітинних структур, біологічно активних речовин та процесів;

    - основи флуорисцентної та конфокальної мікроскопії;

    Вміти орієнтуватися та використовувати сучасний арсенал методичних подходів для дослідження клітинних мембран.

    Місце в структурно-логічній схемі спеціальності. Вивчення дисципліни «Методи дослідження збудливих мембран» базується на засадах інтеграції теоретичних та практичних знань, отриманих студентами як в загальноосвітніх навчальних закладах (природознавство, фізика, хімія, біологія та цивільна оборона), так і одержаних при вивченні дисціплін на попередніх курсах навчання (анатомія та фізіологія, основи молекулярної фізіології).


  • 1). Кріоелектронна мікроскопія (Cryogenic Electron Microscopy) у застосуванні до іонних каналів: принципи, переваги, приклади.

    2). Поняття про TIRF (total internal reflection fluorescence) мікроскопію та оптичний петч-клемп: принципи, переваги та недоліки, приклади успішного застосування.

    3). Поняття про caged-речовини: типи, особливості структури та застосування при дослідженні іонних каналів і рецепторів.

    4). Каналродопсин (channelrhodopsin, ChR1-2), галородопсин (halorhodopsin), їх рекомбінантні різновиди, та оптогенетика.

    5). Механочутливість клітин ссавців, типи іонних каналів, задіяних у механочутливості, механочутливі канали з родини PIEZO: відкриття, розповсюдження, способи активації і дослідження.

    6). Механочутливі канали з родини PIEZO: будова та принципи функціонування по результатам досліджень структури.

    7). Кальцій-активовані хлорні канали та їх представник anoctamin1 (ANO1, альтернативне позначення TMEM16A).

    8). Регуляція клітинного об'єму, та участь у ньому об'ємрегульованого аніонного каналу (VRAC volume-regulated anion channel) LRRC8A (leucine-rich repeats-containing 8A, альтернативне позначення SWELL1).

    9). Автоматизація електрофізіологічних досліджень – high-throughput electrophysiology: принципи побудови установок, їх типи, призначення, досягнення і недоліки.

    10). Натрієвий канал втрат (NALCN, sodium leak channel, non-selective): відкриття, будова, розповсюдження, фізіологічна роль.

    11). Водні канали аквапорини (aquaporins): відкриття, типи, будова, розповсюдження, фізіологічна роль.

    12). Кальційпроникні іонні канали ендоплазматичного ретикулума – ріанодінові та інозитолтрифосфатні рецептори: особливості будови, експресії, активації фізіологічної ролі при вивільненні внутрішньоклітинного кальцію.