Zajęcia fakultatywne: Elektrofizjologia komórki 1717-F-WF34-J

Elektrofizjologia komórki zajmuje się zjawiskami elektrycznymi występującymi w komórkach nerwowych, mięśniowych, nabłonkowych i innych. Podstawą teoretyczną dyscypliny są teorie fizyczne i chemiczne dotyczące zjawisk elektrycznych, a podstawą doświadczalną pomiary napięcia lub natężenia jonowych prądów elektrycznych za pomocą mikroelektrod. Zjawiska elektryczne na poziomie molekularnym dotyczą kanałów jonowych i transporterów jonów, a na poziomie narządu bądź organizmu dotyczą zmian pola elektrycznego uwidocznionych jako badanie elektrokardiograficzne - EKG, elektroencefalograficzne - EEG, badane elektromiograficzne - EMG i inne. Pomiaów dokonuje się z pomocą elektrod ze stałych przewodników lub mikropipet wypełnionych roztworem KCl
Badania wykonuje się na całych żywych organizmach, na wyciętych tkankach, na rozdzielonych pojedyńczych komórkach, na hodowlach
tkankowych i komórkowych a także w układach hybrydowych.
W pomiarach wewnątrzkomórkowych stosuje się mikroelektrody szklane, które mogą tworzyć z błoną komórkową połączenie o bardzo wysokim oporze elektrycznym, co wykorzystano w metodzie pomiarowej nazwanej klamrą łatkową. Ta technika umożliwia w zależności od zastosowania pomiar prądów jonowych przez całą błonę komórki lub też pomiar prądów pojedyńczego kanału jonowego zaznajdującego się w "łatce" błony komórkowej w ujściu mikropipety. Elektrody zlokalizowane pozakomórkowo z zależnosci od wielkości rejestrują zjawiska elektryczne dotyczące pojedyńczej komórki - rejestracja pojedyńczej jednostki (czynnościowej), (ang. single-unit recording), lub też wielu komórek - wielu jednostek (ang. multi-unit recording), a także zsynchronizowane znaczące zmiany na większym obszarze nazywane miejscowymi zmianami pola elektrycznego (ang. local-field potential), wreszcie jeszcze większe zmiany rejestruje się w zastosowaniach medycznych, gdy dotyczą narządów (EKG, EEG, EMG i innych).
Optyczne techniki elektrofizjologiczne wykorzystują zmiany widmowe wynikające ze zmian napięcia przez błonę komórkową a dotyczące barwników zlokalizowanych w błonie komórkowej. Takie barwniki, np. di-4-ANEPPS, di-8-ANEPPS, RH237, ANNINE-6 plus są określane jako barwniki wrażliwe na napięcie, lub barwniki potencjometryczne.
Pomiary amperometryczne wykorzystuje się do analizy mechanizmów
regulujących zjawiska elektrofizjologiczne, gdy oznaczane substraty podlegają reakcjom oksydoredukcyjnym w środowisku pomiarów elektrodowych.
Wspólczesne modyfikacje i udoskonalenia metodyczne dotyczą planarnej klamry łatkowej, pomiarów w oparciu o sztuczne błony lipidowe utworzone na stałym podłożu - SSM (ang. solid supported membrane), pomiarów na podstawie analizy bioelektrycznej - BERA (ang. bioelectric recognition assay) polegajacej na pomiarach zmian potencjału elektrycznego unieruchomionych w żelu komórek.
Podstawowe problemy elektrofizjologii komórki dotyczą potencjału spoczynkowego błony komórkowej, potencjału czynnościowego i jego zróznicownia w różnych komórkach, mechanizmów przemieszczania się potencjału czynnościowego w błonie komórkowej, zjawisk elektrycznych w synapsach i innych połączeniach międzykomórkoqwych, elektrofizjologii receptorów fizjologicznych, ważnym działem są molekularne podstawy zjawisk elektrofizjologicznych dotyczące budowy, funkcji i organizacji komórkowej białek transportujących jony i białek regulujących zjawiska elektrofizjologiczne.