Ионные механизмы клеточной сигнализации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по научной
работе
ИНЦ РАН
Д.б.н., проф.
___________________ Скарлато С.О.
"____" __________________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Ионные механизмы клеточной сигнализации
основная образовательная программа подготовки аспиранта
по направлению 06.06.01 БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Специальность
03.01.03. Молекулярная биология
Федеральный ГОС ВО
Форма обучения
Очная
Программу в соответствии с ФГОС ВПО разработал:
д.б.н., профессор
Ю.А. Негуляев
Санкт-Петербург
2014
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
-целью освоения дисциплины является подготовить специалистов для
фундаментальной и прикладной науки в области клеточной биологии, цитологии,
гистологии и молекулярной биологии, обладающих современными теоретическими
знаниями, способных формулировать научные и прикладные задачи и предлагать подходы
для их решения, нацеленных на совершенствование и развитие своего научного
потенциала и своей личности?
- задачей освоения курса является приобретение углубленных знаний о
современных теориях и представлениях в области ионных механизмов передачи сигнала
клеткой;
- формирование комплексного подхода в теоретическом и методическом освоении
изучаемой дисциплины.
Результаты обучения (компетенции) аспиранта, на формирование которых
ориентировано изучение дисциплины «Ионные механизмы клеточной сигнализации»
Код
Результат обучения (компетенция) выпускника ООП
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую
деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием
ОПК-1
современных методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем,
ПК-2
возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их
структурный и функциональный анализ
способность демонстрировать и использовать углубленные теоретические и
ПК-3
практические знания фундаментальных и прикладных наук в области
естествознания, философии, клеточной и молекулярной биологии.
способность к профессиональной эксплуатации современного научного
ПК-5
оборудования и приборов
способностью к критическому анализу и оценке современных научных
УК-1
достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
готовностью участвовать в работе российских и международных
УК-3
исследовательских коллективов по решению научных и научнообразовательных задач
способностью планировать и решать задачи собственного профессионального и
УК-5
личностного развития
Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение
цели изучения дисциплины «Ионные механизмы клеточной сигнализации» и еѐ вклад в
формирование результатов обучения (компетенций) слушателя:
 умение ориентироваться в научной литературе, критически оценивать
методы для решения экспериментальных задач;
 умение представить полученные результаты, подтвердить их достоверность
с помощью статистических методов, представить полученные результаты
устно.
 знания о современных теоретико-методологических концепциях, лежащих в
основе дисциплины;
 знания о развитии и современном состоянии дисциплины;
Результаты изучения дисциплины «Ионные механизмы клеточной сигнализации» должны
реализоваться в знания:
 о фундаментальных концепциях в современной клеточной биологии;
 о структуре и функциях ионных каналов клеточной мембраны;
 разнообразии ионных каналов;
 о передаче сигнала с поверхности клетки через ионные каналы;
 о физических свойствах ионных каналов;
 о заболеваниях, связанных с нарушением функционирования ионных каналов.


умения:
применять полученные знания для решения научных проблем в области клеточной
биологии и медицины;
неукоснительно следовать принципам научной методологии при решении проблем
фундаментальной науки и медицины;
навыки:
 примененять полученные знания при решении экспериментальных научных задач;
 ориентироваться в научной литературе;
 понимания сущности научных методов и подходов
при
решении
фундаментальных задач.
представления:
 о клеточных структурах, обеспечивающих перенос ионов через клеточные
мембраны;
 о современных методических подходах, используемых при изучении ионного
транспорта в клетках;
 о системности подходов в изучении на молекулярном уровне процессов,
протекающих в клетке.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ УЧЕБНОГО ПЛАНА
АСПИРАНТУРЫ
Согласно учебному плану по ФГОС ВПО направления 06.06.01 Биологические
науки дисциплина "Ионные механизмы клеточной сигнализации" относится к
дисциплинам по выбору, которую аспиранты изучают в 5 семестре третьего года
обучения.
Изучение дисциплины опирается на знания в области физики, химии,
молекулярной и клеточной биологии, освоенных аспирантами на предшествующих
этапах обучения.
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТРУДОЕМКОСТИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ПО
ВИДАМ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ И ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
3.1. Виды учебной работы и формы контроля
Трудоѐмкость по семестрам
Виды учебной работы
Лекции (Л)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Практические занятия, семинары (ПЗ)
Самостоятельная работа (СР)
Итого,
ач
6-й сем.
ач/нед
ач/сем
1
18
18
1
2
18
36
18
36
Зачет (З)
1
в академических часах, ач
72
в зачѐтных единицах, ЗЕ
2 ЗЕ
Общая трудоемкость освоения дисциплины
3.2. Разделы дисциплины и виды учебной работы
Разделы дисциплины
Л,
ач
ПЗ,
ач
СРС,
ач
1.
Ионные каналы клеточных мембран
Введение.
2
4
2.
Классическое описание каналов
2
6
3.
Принципы и механизмы функционирования
ионных каналов.
2
6
4.
Ионные каналы в мембране клетки.
2
2
6
5.
Экспериментальные процедуры. Электроника в
патч-кламп измерениях.
2
4
2
6
Обработка результатов измерений
Специальные методы работы с патч-кламп.
2
4
4
7.
Применение метода патч-кламп для исследования
ионных каналов в клетках.
2
2
2
8.
Электрофизиологические процедуры для работы с
ооцитами.
Введение в статистический анализ записей тока
через одиночные каналы.
Итого по видам учебной работы
2
2
2
2
4
2
18
18
36
9.
Общая трудоемкость освоения: а.ч./ЗЕ
72/2 ЗЕ
4. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И СОДЕРЖАНИЕ
Разделы дисциплины
1. Ионные каналы клеточных мембран
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ
Ионные каналы – поры. Каналы и ионы
Разделы дисциплины
Введение.
2. Классическое описание каналов
3. Принципы и механизмы
функционирования ионных каналов.
4. Ионные каналы в мембране клетки.
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ
необходимы для возбуждения
Номенклатура каналов. Равновесный
потенциал и уравнение Нернста
Вольтамперные характеристики каналов.
Ионная селективность
Сигнализация и ионные потоки.
Потенциал действия – регенеративная волна
возрастания натриевой проницаемости
Прямое измерение токов с помощью
фиксации напряжения
Выделение основных компонент токов.
Ионные проводимости отражают изменение
проницаемостей. Описания изменений
проводимости в модели Ходжкина-Хаксли.
Электровозбудимые натриевые и калиевые
каналы в аксонах. Кальциевые каналы.
Калиевые и хлорные каналы. Лигандуправляемые каналы в синаптических
передачах.
Модуляция, медленные процессы в синапсах
и вторичные посредники.
Передача сигналов, транспорт ионов,
кальциевый выброс, внутриклеточное
связывание.
Структура канальных белков.
Элементарные свойства ионов в растворе.
Элементарные свойства пор
Прямое исследование элементарных
канальных событий
Селективная проницаемость: принцип
независимости
Селективная проницаемость: насыщение и
связывание
Механизмы блока. Структура и функция.
Модификаторы воротных процессов.
Воротные механизмы. Клеточная биология и
каналы. Эволюция и разнообразие.
Каналы и болезни.
Потенциал покоя клеток.Ионные каналы это
поры в мембране.
Публикации по ионным каналам. Проведение
нервного импульса
Токи и специфические блокаторы
каналов.Токсины животного и
растительного происхождения.
Биофизическое тестирование селективных
Разделы дисциплины
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ
фильтров и ворот. Первые “картинки”
ионных каналов
Бактериальный калиевый канал. Ионный
канал имеет много разных частей.
Три нервных сигнала. Химический синапс.
Движение ионов создает электрические
сигналы в нервных клетках. Что происходит
если при распространении потенциала
действия натриевых каналов откроется
слишком много, или калиевых каналов очень
мало. Мутации каналов ведут к болезням.
Закон Ома и вольт-амперная характеристика.
Емкость мембраны определяет сколько
зарядов нужно переместить для того, чтобы
изменить мембранный потенциал.
Эквивалентная электрическая схема
мембраны клетки.
Источники ошибок Особенности
культивирования клеток для
электрофизиологических экспериментов.
Регистрация одиночных каналов, встроенных
в искусственные липидные бислои.
5. Экспериментальные процедуры.
Электроника в патч-кламп измерениях.
6. Обработка результатов измерений
Специальные методы работы с патчкламп.
Подготовка эксперимента. Формирование
сверхплотного контакта.
Регистрация одиночных каналов. Регистрация
от целой клетки.
1. Операционные усилители.
2. Обратимые электроды.
3. Ввод информации в компьютер.
4. Кондиционирование
сигналов.Усиление.Фильтрация. Аналогоцифровое преобразование. Цифроаналоговое преобразование
Перфорированный патч. Сканирующая
микроскопия. Атомно-силовая микроскопия.
Сканирующая ионная микроскопия.
Измерения концентрации ионов внутри
клетки. Микроскопы.
Флуоресцентная микроскопия. Микроскопы
проходящего света. Микроскопы падающего
света. Конфокальная микроскопия.
Приемники света:
1. Фотоумножители
2. CCD камеры
Электронно-оптические преобразователи:
Источники света:
1.
Лампы: ксеноновая, ртутная
Разделы дисциплины
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ
2.
Лазеры: аргоновый ионный (Ar),
криптоновый (Kr), фиолетовый 405,
гелий-неоновый (He-Ne), гелий-кадмиевый
(He-Cd), криптон-Аргоновый (Kr-Ar).
Спектральные характеристики ламп:
возбуждение и эмиссия, флуоресценция.
Фильтры:
обычный полосовой (Band Pass) фильтр,
стандартный фильтр (Long Pass),
цветоделительные пластинки (dichroic mirror)
под углом 45 градусов.
Свойства фильтров: пропускание света.
Флуоресцентный микроскоп: рrobes for
Proteins, DNA Probes, рrobes for Ions.
7. Применение метода патч-кламп для
исследования ионных каналов в клетках.
Введение в патч-кламп технологию.
Варианты патч-кламп. Применение,
преимущества, проблемы. Специальные
приемы.
Установки для патч-кламп метода. Механика.
Оптика. Микроманипуляции.
Усилители. Стимуляторы. Обработка данных,
анализ.
Геометрические параметры пипеток и
мембранные фрагменты. Научные и
технологические аспекты изготовления
пипеток для регистрации токов.
Устройства для вытягивания пипеток.
Микрокузницы для пипеток.
Стеклянные капилляры. Вытягивание
микропипеток. Нанесение защитного
покрытия. Полировка кончиков.
Использование пипеток. Держатели для
пипеток.
Электроды сравнения.
Тема 28.Техника для измерения емкости
клеточной мембраны.
Отведение сигналов от сомы, дендритов и
аксонов нейронах на срезах мозга.
Совмещение патч-кламп технологии и
флуоресцентных измерений концентрации
ионов в цитоплазме клеток. Простые
детекторные системы на базе
фотоумножителей. Системы для регистрации
внутриклеточного кальция с обработкой
изображения. Патч-кламп и конфокальная
микроскопия.
Процедуры для работы с внутриклеточными
флуоресцентными индикаторами ионов.
Разделы дисциплины
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ
Быстрое приложение агонистов к
изолированным мембранным фрагментам.
Электрохимическое детектирование секреции
в отдельных клетках.
Принципы. Установки. Экспериментальные
процедуры и анализ
8. Электрофизиологические процедуры
для работы с ооцитами.
Система для экспрессии на ооцитах.
Процедуры и технологии. Приложения.
Перспективы применения ионного
сканирующего микроскопа в исследовании
ионных каналов.
9. Введение в статистический анализ
записей тока через одиночные каналы.
Сбор данных. Фрагменты записей и
постоянная запись. Фильтрация сигналов.
Оцифровка сигналов.
Детектирование событий, связанных с
работой канала. Выбор характеристик
фильтра. Установка порога детектирования.
Практический дизайн для анализа.
Характеристики открывания одиночных
каналов. Анализ по уровню половины
амплитуды. Непосредственное определение
развития тока во времени.
Характеристика событий с помощью
компьютера. Представление характеристик
канала. Гистограммы и функции
распределения вероятностей. Предсказании
незарегистрированных событий.
Распределения амплитуд. Распределение
времен открытого и закрытого состояний.
Распределение пачечных событий.
Аппроксимация распределений
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В преподавании курса используются
образовательные технологии:
– лекции,
- самостоятельная работа слушателей.
преимущественно
традиционные
Вместе с тем, в преподавании курса используются современные технологии, такие
как проблемное обучение, обучение на основе опыта, индивидуальное обучение,
междисциплинарное обучение. Традиционным для курса является широкое использование
знаний аспирантов, полученных ими в ходе освоения курсов физических дисциплин.
Активно используется проблемное обучение, при разрешении противоречий
биологических систем, алгоритм решения инженерных задач.
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Темы практических занятий:
1. Ионные каналы в мембране клетки.
2. Экспериментальные процедуры. Электроника в патч-кламп измерениях.
3. Обработка результатов измерений. Специальные методы работы с патч-кламп.
4. Применение метода патч-кламп для исследования ионных каналов в клетках.
5. Электрофизиологические процедуры для работы с ооцитами.
6. Введение в статистический анализ записей тока через одиночные каналы.
7. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
7.1.Критерии оценивания
Оценкой успешной работы аспиранта при освоении дисциплины «Ионные
механизмы клеточной сигнализации» является приобретение им знания:
 о фундаментальных концепциях в современной клеточной биологии;
 о современных теоретических и методологических концепциях, лежащих в основе
изучения ионных каналов;
 об экспериментальных подходах при решении задач, связанных с использованием
биологических систем.
7.2. Оценочные средства
Критерием усвоения материала курса лекций по дисциплине «Ионные механизмы
клеточной сигнализации» является посещение лекций, успешная сдача зачета и
использования самостоятельной работы для приобретения дополнительных знаний,
полезных для успешной сдачи кандидатского экзамена по специальности
03.01.03.Молекулярная биология и выполнения квалификационной работы и
последующей защиты кандидатской диссертации.
В конце 6 семестра слушатели сдают зачет.
8. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
8.1. Адрес сайта курса
http://www.cytspb.rssi.ru
8.2. Рекомендуемая литература
Основная литература1
1.
D. Hille. Ionic Channels of Extitable Membranes. 2001.Sunderland Mass. USA
2.
http://www. nanoin.de J.C. Behreneds, N. Fertig Planar Patch Clamping,
Neuromethods.2002.
Дополнительная литература:
1. Б. Сакман, И. Нейер. Регистрация одиночных каналов. Москва, Мир, 1987.
2. Дж. Тейлор. Введение в теорию ошибок. Москва. Мир. 1985.
3. http://ru. Wikipedia.org.
Электронные и Internet-ресурсы:
1.
http://www. Molecular devices.com/pages/instruments/axon_guide.html
The Axon Guidefor Electrophysiology, Biophysics: Laboratory
Technicques.2002.
2.
http://www. Utdallas.edu/tres/microelectrode/me.html Microelectrode
tecniques: The Plymooth workshop handbook, 1994.
3.
http://www. Utdallas.edu/tres/microelectrode/me.html Microelectrode
tecniques: The Plymooth workshop handbook, 1994.
9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Чтение курса лекций осуществляется в малом конференц - зале Института цитологии
РАН, для презентаций используется компьютер ACER Model ZL1 с приставкой In FOCUS
Model LP70. Преподаватель может использовать компьютерные программы и все
иллюстративное оборудование, которым располагает Институт цитологии.
Установка патч-кламп, использовании компьютерных программ для характеристики
канала, гистограмм и функций распределения вероятностей, предсказания
незарегистрированных событий, распределения амплитуд, распределение времен
открытого и закрытого состояний, распределения пачечных событий.
Аппроксимация распределений
Федеральное агентство научных организаций
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ
ЦИТОЛОГИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
(ИНЦ РАН)
УТВЕРЖДАЮ
Заместитель директора по научной работе
ИНЦ РАН
д.б.н.
___________________ Скарлато С.О.
"____" __________________2014 г.
Фонд оценочных средств
по учебной дисциплине Ионные механизмы клеточной сигнализации
(дисциплина по выбору)
направление подготовки 06.06.01. Биологические науки
специальность 03.01.03. Молекулярная биология
Санкт-Петербург
2014
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
-целью освоения дисциплины является подготовить специалистов для
фундаментальной и прикладной науки в области клеточной биологии, цитологии,
гистологии и молекулярной биологии, обладающих современными теоретическими
знаниями, способных формулировать научные и прикладные задачи и предлагать подходы
для их решения, нацеленных на совершенствование и развитие своего научного
потенциала и своей личности?
- задачей освоения курса является приобретение углубленных знаний о
современных теориях и представлениях в области ионных механизмов передачи сигнала
клеткой;
- формирование комплексного подхода в теоретическом и методическом освоении
изучаемой дисциплины.
Результаты обучения (компетенции) аспиранта, на формирование которых
ориентировано изучение дисциплины «Ионные механизмы клеточной сигнализации»
Код
Результат обучения (компетенция) выпускника ООП
способностью самостоятельно осуществлять научно-исследовательскую
деятельность в соответствующей профессиональной области с использованием
ОПК-1
современных методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
способность вскрыть физическую, естественнонаучную сущность проблем,
ПК-2
возникающих в ходе профессиональной деятельности, провести их
структурный и функциональный анализ
способность демонстрировать и использовать углубленные теоретические и
ПК-3
практические знания фундаментальных и прикладных наук в области
естествознания, философии, клеточной и молекулярной биологии.
способность к профессиональной эксплуатации современного научного
ПК-5
оборудования и приборов
способностью к критическому анализу и оценке современных научных
УК-1
достижений, генерированию новых идей при решении исследовательских и
практических задач, в том числе в междисциплинарных областях
готовностью участвовать в работе российских и международных
УК-3
исследовательских коллективов по решению научных и научнообразовательных задач
способностью планировать и решать задачи собственного профессионального и
УК-5
личностного развития
Планируемые результаты изучения дисциплины, обеспечивающие достижение
цели изучения дисциплины «Ионные механизмы клеточной сигнализации» и еѐ вклад в
формирование результатов обучения (компетенций) слушателя:
 умение ориентироваться в научной литературе, критически оценивать
методы для решения экспериментальных задач;
 умение представить полученные результаты, подтвердить их достоверность
с помощью статистических методов, представить полученные результаты
устно.
 знания о современных теоретико-методологических концепциях, лежащих в
основе дисциплины;
 знания о развитии и современном состоянии дисциплины;
Результаты изучения дисциплины «Ионные механизмы клеточной сигнализации» должны
реализоваться в знания:








о фундаментальных концепциях в современной клеточной биологии;
о структуре и функциях ионных каналов клеточной мембраны;
разнообразии ионных каналов;
о передаче сигнала с поверхности клетки через ионные каналы;
о физических свойствах ионных каналов;
о заболеваниях, связанных с нарушением функционирования ионных каналов.
умения:
применять полученные знания для решения научных проблем в области клеточной
биологии и медицины;
неукоснительно следовать принципам научной методологии при решении проблем
фундаментальной науки и медицины;
навыки:
 примененять полученные знания при решении экспериментальных научных задач;
 ориентироваться в научной литературе;
 понимания сущности научных методов и подходов
при
решении
фундаментальных задач.
представления:
 о клеточных структурах, обеспечивающих перенос ионов через клеточные
мембраны;
 о современных методических подходах, используемых при изучении ионного
транспорта в клетках;
 о системности подходов в изучении на молекулярном уровне процессов,
протекающих в клетке.
2. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
2.1.Критерии оценивания
Оценкой успешной работы аспиранта при освоении дисциплины «Ионные
механизмы клеточной сигнализации» является приобретение им знания:
 о фундаментальных концепциях в современной клеточной биологии;
 о современных теоретических и методологических концепциях, лежащих в основе
изучения ионных каналов;
 об экспериментальных подходах при решении задач, связанных с использованием
биологических систем.
2.2. Оценочные средства
Промежуточная аттестация включает семинарское занятие и тестирование
слушателей..
Темы семинарского занятия:
1. Ионные каналы. Номенклатура. Ионная селективность. Сигнализация и ионные
потоки.
2. Проводимость каналов. Модель Ходжкина - Хаксли.
3. Электровозбудимые ионные каналы.
4. Мембрана клетки и локализация ионных каналов.
5. Принципы и механизмы функционирования ионных каналов.
6. Эквивалентная электрическая схема мембраны клетки. Закон Ома и вольтамперная характеристика. каналов.
Тесты:
1
2
3
4
5
Что такое ионные каналы?
Где находятся ионные каналы?
В каких случаях использование
модельных липидных
мембран для изучения ионных
каналов является
предпочтительным?
Метод патч кламп
используется …
Как осуществляется движение
ионов по каналам?
Дефекты в липидном бислое.

Поры, образованные канальными белками.

Обобщенное наименование комплекса
интегральных белков, вовлеченных в транспорт
ионов.

Транслоказы.

В плазматической мембране клетки;

В митохондриях;

В клеточных органеллах;

Во всех перечисленных отделах клетки

Если исследуемые каналы находятся в клеточных
органеллах или митохондриях.

Если исследуемые каналы находятся в
плазматической мембране.

При изучении апоптоза клеток.

При изучении роли вторичных посредников в
передаче сигнала.

для исследования липидных бислоев

для исследования ионных каналов в плазматической
мембране клеток.

для исследования митохондриальных белков.

изучения пролиферативной активности клетки

По электрохимическому градиенту.

За счет использования энергии АТФ.

6
7
8
Метод отношений в
флуоресцентых измерениях
концентрации ионов
используется..
Метод отведения cell-attached
в патч-кламп измерениях
используется для…
Метод отведения outside-out в
патч-кламп измерениях
используется для…
За счет энергии, высвобождаемой при отделении
иона от гидратной оболочки перед вхождением в
канал.

За счет броуновского движения.

Для того чтобы избежать влияния нестабильности
источника света.

Для того чтобы избавиться от нестабильности
сигнала, обусловленной выгоранием флуорофора.

Для увеличения отношения сигнал-шум.

Для того чтобы (а) избежать влияния нестабильности
источника света и (б) избавиться от нестабильности
сигнала, обусловленной выгоранием флуорофора.

Измерения интегральных токов через
плазматическую мембрану клетки.

Для регистрации унитарных токов через фрагмент
плазматической мембраны нативной клетки.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда
цитоплазматическая сторона мембраны
экспонируется в раствор перфузионной камеры.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда наружная
сторона мембраны экспонируется в раствор
перфузионной камеры.

Измерения интегральных токов через
плазматическую мембрану клетки.

Для регистрации унитарных токов через фрагмент
плазматической мембраны нативной клетки.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда
цитоплазматическая сторона мембраны
экспонируется в раствор перфузионной камеры.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда наружная
сторона мембраны экспонируется в раствор
перфузионной камеры.

9
10
11
12
13
Метод отведения whole cell в
патч-кламп измерениях
используется для…
Метод отведения inside out в
патч-кламп измерениях
используется для…
Измерения интегральных токов через
плазматическую мембрану клетки.

Для регистрации унитарных токов через фрагмент
плазматической мембраны нативной клетки.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда
цитоплазматическая сторона мембраны
экспонируется в раствор перфузионной камеры.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда наружная
сторона мембраны экспонируется в раствор
перфузионной камеры.

Измерения интегральных токов через
плазматическую мембрану клетки.

Для регистрации унитарных токов через фрагмент
плазматической мембраны нативной клетки.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда
цитоплазматическая сторона мембраны
экспонируется в раствор перфузионной камеры.

Для регистрации унитарных токов через
изолированный фрагмент мембраны когда наружная
сторона мембраны экспонируется в раствор
перфузионной камеры.

Для проведения измерений
Инвертированный микроскоп.
токов в клетках на срезах мозга
Неинвертированный микроскоп.
используется …
Изучение ионных механизмов
клеточной сигнализации
базируется на исследованиях…
Кальциевый выброс из


Бинокулярная лупа.

Атомно-силовой микроскоп.

Ионных каналов.

Транспортеров и обменников.

Систем активного транспорта.

Всех перечисленных систем.

Происходит под воздействием вторичного

эндоплазматического
ретикулюма в невозбудимых
клетках…
14
15
16
Кальциевый выброс из
внутриклеточных депо в
кардиомиоцитов…
Основные компоненты
установки для измерения
токов через мембраны клеток.
При измерении токов с
помощью фиксации
напряжения, выделение
основных компонент токов
производится …
посредника инозитол-3-фосфата.
Является следствием поступления кальция через
кальциевые электровозбудимые каналы в
плазматической мембране клетки.

Происходит за счет активации кальциевого
обменника плазматической мембраны.

Происходит при активации активного транспорта
натрия.

Происходит под воздействием вторичного
посредника инозитол-3-фосфата.

Является следствием поступления кальция через
кальциевые электровозбудимые каналы в
плазматической мембране клетки.

Происходит за счет активации кальциевого
обменника плазматической мембраны.

Происходит при активации активного транспорта
натрия.

Виброизолирующий стол с установленным на нем
микроскопом, микроманипуляторы,
преобразователь ток-напряжение, усилители и
фильтры для кондиционирования сигналов, аналогоцифровой и цифро-аналоговый преобразователи и
компьютер с установленным программным
обеспечением.

Виброизолирующий стол с установленным на нем
микроскопом, ультрацентрифуга и компьютер с
установленным программным обеспечением.

Достаточно флуоресцентного микроскопа.

Преобразователь ток-напряжение.

С использованием природных токсинов.

Путем замены ионов - основных носителей тока.

С использованием фармакологических препаратов.

Путем замены ионов основных носителей тока, с
использованием селективных фармакологических
препаратов или токсинов природного

происхождения.
17
18
19
20
21
Наиболее существенным
моментов при измерении
унитарных токов через
фрагменты клеточных
мембран является …
Описания изменений
проводимости в модели
Ходжкина-Хаксли основано ..
Обратимые электроды,
используемые в патч-кламп
измерениях.
Электрофизиологическая
оценка канала включает в
себя…
Работа ионного сканирующего
микроскопа основана на …
Использование препаратов для очистки
плазматической мембраны.

Наличие виброизолирущего стола.

Наличие чувствительного преобразователя токнапряжение.

Образование сверхплотного контакта между
измерительной пипеткой и клеточной мембраной.

на допущении о существовании
специализированных канальных структур.

на открытии структуры кальциевого канала.

на предположении о наличии диффузии воды через
плазматическую мембрану при изменении
мембранного потенциала.

на допущении о существовании потенциала покоя
клетки.

Каломельный электрод

Хлорсеребрянный

Кислородный

Платиновый

Амплитудные гистограммы и функции
распределения вероятностей.

Распределение времен нахождения канала в
открытом и закрытом состоянии.

Вольт-амперные характеристики.

Амплитудные гистограммы, Распределение времен
нахождения канала в открытом и закрытом
состоянии, вольт-амперные характеристики.

взаимодействии измерительной пипетки с
плазматической мембраной клетки

регистрации разности электрических потенциалов
между внутренней и наружной стороной клеточной

мембраны
22
23
24
25
Электрическая емкость
клеточной мембраны
определяет…
Что происходит, если при
распространении
потенциала действия
откроется слишком много
натриевых каналов, или
очень мало калиевых
каналов?
Основные механизмы
рецептор-зависимой
трансмембранной передачи
сигнала.
На постсинаптической
мембране клеток находятся
измерении электрического сопротивления
измерительной пипетки, находящейся вблизи
поверхности клетки

взаимодействии фотонов с молекулами липидного
бислоя плазматической мембраны клетки.

сколько зарядов нужно переместить для
того, чтобы изменить мембранный
потенциал.

потенциал покоя клетки.

скорость распространения потенциала действия

Распределение ионов между наружной и внутренней
стороной плазматической мембраны.

Произойдет увеличение амплитуды потенциала
действия.

Произойдет уменьшение амплитуды потенциала
действия

Нарушиться скважность импульсов, возникнет
аритмия.

Ничего существенного с точки зрения проведения
нервного импульса не произойдет.

Лиганд-управляемые олигомерные ионные каналы.

Лиганд-управляемые трансмембранные ферменты,
обладающие собственной тирозинкиназной
активностью.

Рецепторы, связанные с G-белками.

Все вышеперечисленные механизмы.

Электровозбудимые каналы.

Лиганд-управляемые каналы.

Механочувствительные каналы.

Кальциевый обменник.

Оценка тестирования происходит по 100 - бальной системе и соответствует следующей
шкале:
Шкала оценивания результатов
Оценка
Проценты от всего числа выполненных заданий
Удовлетворительно 35 - 50
Хорошо
51- 74
Отлично
75 -
В конце 6 семестра слушатели сдают зачет
Вопросы зачета:
1. Варианты патч-кламп, применение, преимущества, проблемы
2. Исследование ионных каналов с использованием модельных липидных мембран.
3. Установки для патч-кламп метода (механика, оптика, микроманипуляции, усилители,
стимуляторы, обработка данных, анализ.
4. Передача сигналов, транспорт ионов, кальциевый выброс, внутриклеточное связывание.
Варианты патч-кламп метода, применение, преимущества, проблемы
5. Модуляция, медленные процессы в синапсах и вторичные посредники
6.Научные и технологические аспекты изготовления пипеток для регистрации токов
(устройства для вытягивания пипеток, микрокузницы для пипеток, стеклянные
капилляры, вытягивание микропипеток, нанесение защитного покрытия, полировка
кончиков, использование пипеток, держатели для пипеток, электроды сравнения)
7. Лиганд-управляемые каналы в синаптических передачах
Установки для патч-кламп метода (механика, оптика, микроманипуляции, усилители,
стимуляторы, обработка данных, анализ.
8. Описания изменений проводимости в модели Ходжкина-Хаксли
Электровозбудимые натриевые и калиевые каналы в аксонах
Кальциевые каналы
9. Экспериментальные процедуры (подготовка эксперимента, формирование
сверхплотного контакта, регистрация одиночных каналов, регистрация от целой клетки)
10. Прямое измерение токов с помощью фиксации напряжения, выделение основных
компонент токов, ионные проводимости отражают изменение проницаемостей
11. Экспериментальные процедуры (подготовка эксперимента, формирование
сверхплотного контакта, регистрация одиночных каналов, регистрация от целой клетки)
12. Прямое измерение токов с помощью фиксации напряжения, выделение основных
компонент токов, ионные проводимости отражают изменение проницаемостей
13. Электронные схемы для в патч-кламп технологии ( преобразователь ток-напряжение,
динамический диапазон преобразователя, коррекция частотной характеристики,
преобразователь с конденсатором в цепи обратной связи)
14. Флуоресцентные измерения внутриклеточной концентрации кальция (методические
особенности)
15. Проблема паразитных шумов в преобразователях (шумы сопротивления в цепи
обратной связи, шумы усилителя, примеры малошумящих усилителей)
16. Ионная селективность
Нейтрализация переходных процессов (эффект насыщения при патч-кламп измерениях,
компенсация быстрого насыщения, компенсация медленного насыщения).
17. Вольтамперные характеристики каналов
Характеристики открывания одиночных каналов (анализ по уровню половины амплитуды,
непосредственное определение развития тока во времени, характеристика событий с
помощью компьютера)
18. Флуоресцентные измерения внутриклеточной концентрации кальция (методические
особенности)
Обратимые электроды в электрофизиологических измерениях
19. Депозависимый кальциевый вход.
20. Наследственные патологии ионных каналов
21. Научные и технологические аспекты изготовления пипеток для регистрации токов
Критерием усвоения материала курса лекций по дисциплине «Ионные механизмы
клеточной сигнализации» является посещение лекций, успешная сдача зачета и
использования самостоятельной работы для приобретения дополнительных знаний,
полезных для успешной сдачи кандидатского экзамена по специальности
03.01.03.Молекулярная биология и выполнения квалификационной работы и
последующей защиты кандидатской диссертации.