Biofisica
A.A. 2023/2024
Obiettivi formativi
L'obiettivo dell'insegnamento è di fornire una panoramica sulla biofisica cellulare illustrando come principi fisici alla base della meccanica, della termodinamica, della idrodinamica e della cinetica influenzino il comportamento cellulare.
Risultati apprendimento attesi
Lo studente al termine dell'insegnamento avrà acquisito le seguenti abilità:
1) Conoscerà le basi del funzionamento e della struttura di una cellula.
2) Conoscerà il codice genetico e la sua funzione.
3) Sarà in grado di fornire stime quantitative per oggetti e processi rilevanti per la cellula.
4) Saprà come applicare i metodi della teoria dell'elasticità allo studio di filamenti e membrane biologiche.
5) Sarà in grado di interpretare semplici processi cellulari tramite l'uso della meccanica statistica (ad esempio: apertura di canali ionici, cinetica ligando-ricettore, variazione di conformazione delle proteine).
6) Conoscerà i modelli di base per lo studio statistico dei filamenti biologici.
7) Saprà applicare l'idrodinamica nel contesto cellulare
8) Conoscerà alcuni processi dinamici e cinetici rilevanti per il funzionamento cellulare, quali polimerizzazione, diffusione e trasporto molecolare.
1) Conoscerà le basi del funzionamento e della struttura di una cellula.
2) Conoscerà il codice genetico e la sua funzione.
3) Sarà in grado di fornire stime quantitative per oggetti e processi rilevanti per la cellula.
4) Saprà come applicare i metodi della teoria dell'elasticità allo studio di filamenti e membrane biologiche.
5) Sarà in grado di interpretare semplici processi cellulari tramite l'uso della meccanica statistica (ad esempio: apertura di canali ionici, cinetica ligando-ricettore, variazione di conformazione delle proteine).
6) Conoscerà i modelli di base per lo studio statistico dei filamenti biologici.
7) Saprà applicare l'idrodinamica nel contesto cellulare
8) Conoscerà alcuni processi dinamici e cinetici rilevanti per il funzionamento cellulare, quali polimerizzazione, diffusione e trasporto molecolare.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Primo semestre
In zoom
Programma
1. Introduzione alla biofisica
Biofisica e biologia quantitativa
Dimensoni e organizzazione della cellula
Scale di tempo dei processi cellulari
Modelli biologici: e. coli, lievito, drosophila
Energetica della cellula
2. Termodinamica e meccanica statistica dei processi cellulari
Entropia e meccanica statistica: cenni introduttivi
Rna polimerasi
Equilibrio osmotico
Sistemi a due stati
Cammino aleatorio e macromolecole
DNA, forza-estensione
3. Meccanica della cellula
Introduzione all'elasticità
Filamenti: trazione, flessione, torsione
Polimeri: "worm-like chain"
Meccanica del citoscheletro
Membrane: elasticità,forma, vescicole
Membrane attive
4. Dinamica e cinetica cellulare
Idrodinamica
Diffusione
Dinamica in ambienti affollati
Cinetica cellulare
Polimerizzazione dell'actina
Microtubuli e instabilità dinamica
Motori molecolari
Divisione cellulare
Biofisica e biologia quantitativa
Dimensoni e organizzazione della cellula
Scale di tempo dei processi cellulari
Modelli biologici: e. coli, lievito, drosophila
Energetica della cellula
2. Termodinamica e meccanica statistica dei processi cellulari
Entropia e meccanica statistica: cenni introduttivi
Rna polimerasi
Equilibrio osmotico
Sistemi a due stati
Cammino aleatorio e macromolecole
DNA, forza-estensione
3. Meccanica della cellula
Introduzione all'elasticità
Filamenti: trazione, flessione, torsione
Polimeri: "worm-like chain"
Meccanica del citoscheletro
Membrane: elasticità,forma, vescicole
Membrane attive
4. Dinamica e cinetica cellulare
Idrodinamica
Diffusione
Dinamica in ambienti affollati
Cinetica cellulare
Polimerizzazione dell'actina
Microtubuli e instabilità dinamica
Motori molecolari
Divisione cellulare
Prerequisiti
Per seguire l'insegnamento è necessario conoscere le basi della meccanica classica e della termodinamica, come insegnate nei corsi del primo e secondo anno della laurea triennale in fisica.
Metodi didattici
L'insegnamento prevede una serie di lezioni teoriche svolte anche con l'utilizzo di materiale multimediale. Lo studente avrà a disposizione una serie di materiali didattici (video e slide, sia prodotti dal docente che reperiti online). I materiali potranno essere consultati prima di ogni lezione e le lezioni in aula permetteranno una discussione più approfondita del materiale didattico e comprenderanno anche brevi esercizi necessari a fissare l'apprendimento.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame consiste in una discussione orale che verte sugli argomenti trattati nell'insegnamento.
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
Lezioni: 42 ore
Docente:
Tiana Guido
Siti didattici
Docente/i