Programma del Corso
PROCESSI CELLULARI FONDAMENTALI
Organizzazione cellulare e molecolare della materia vivente. Cellule, tessuti ed organi. Energia ed attività vitale. Scambi tra cellule ed ambiente. L’acqua nei sistemi biologici. Il concetto di omeostasi.
BIOFISICA DELLA MEMBRANA
Le membrane cellulari: Costituenti, struttura e dinamica. Il modello a mosaico fluido. Struttura e funzione di lipidi, proteine e carboidrati di membrana. Fenomeni di trasporto attraverso membrane. Trasporto passivo: la diffusione semplice e diffusione facilitata. Trasporto attivo primario e secondario. Struttura e funzione di canali e carrier. Trasporti mediati da vescicole. Distribuzione dell'acqua e dei soluti nell'organismo: equilibrio elettrico, chimico ed osmotico. Osmosi, canali dell’acqua. Potenziale di membrana. Potenziale di equilibrio e di diffusione.
PROCESSI DI RICONOSCIMENTO MOLECOLARE
Cenni sulle interazioni deboli non-covalenti tra molecole. Cenni sui principali recettori naturali e di sintesi impiegati nei processi di riconoscimento molecolare.Ruolo del pH, della forza ionica e del solvente sugli equilibri di riconoscimento molecolare. Determinazione delle specie complesse in soluzione e delle relative cosPtanti di equilibrio mediante le principali tecniche analitiche: spettroscopia di assorbimento, fluorescenza, NMR, tecniche elettrochimiche.
Determinazione dell’energetica di reazione e delle forze guida alla base dei processi di riconoscimento/inclusione molecolare. Interazioni attrattive, ruolo del solvente. Effetto idrofobico. Determinazione di K e ΔH di reazione mediante calorimetria isoterma di titolazione. Elaborazione dei dati calorimetrici e determinazione di parametri termodinamici.
TRASDUZIONE DEL SEGNALE
Concetti fondamentali relativi alla trasduzione del segnale cellulare. Entrate e uscite dei segnali.
Classi di componenti delle vie di trasduzione del segnale: proteine di tipo G, chinasi, fosfatasi, proteine adattatrici, elementi del citoscheletro.
Organizzazione in reti delle vie di trasduzione del segnale. Classi di interconnessione: giunzioni e nodi. Esempi di disordini e malattie dell'uomo riconducibili a difetti nel controllo traduzionale.
APPLICAZIONI
Cenni su applicazioni delle metodiche di drug delivery con particolare attenzione ai meccanismi di attraversamento delle barriere cellulari. Cenni sui biosensori.Course Syllabus
BASIC CELL PROCESSESÂ
Cellular and molecular organization of living matter. Cells, tissues and organs. Energy and vital activity. Exchanges between cells and the environment. Water in biological systems. The concept of homeostasis.
MEMBRANE BIOPHYSICS
Cell membranes: constituents, structure and dynamics. The fluid mosaic model. Structure and function of lipids, proteins and membrane carbohydrates. Transport phenomena through membranes. Passive transport: simple diffusion and facilitated diffusion. Active primary and secondary transport. Structure and function of channels and carriers. Transport mediated by vesicles. Distribution of water and solutes in the organism: electrical, chemical and osmotic balance. Osmosis, water channels. Membrane potential. Equilibrium and diffusion potential.
MOLECULAR RECOGNITION PROCESSESÂ
Notes on weak non-covalent interactions between molecules. Notes on the main natural and synthetic receptors used in molecular recognition processes. Role of pH, ionic strength and solvent on molecular recognition equilibria. Determination of complex species in solution and their equilibrium constants by the main analytical techniques: absorption spectroscopy, fluorescence, NMR, electrochemical techniques.
Determination of the reaction energy and of the guiding forces underlying the molecular recognition / inclusion processes. Attractive interactions, role of the solvent. Hydrophobic effect. Determination of reaction K and ÎH by isothermal titration calorimetry. Processing of calorimetric data and determination of thermodynamic parameters.
SIGNAL TRANSDUCTION
Fundamental concepts related to cellular signal transduction. Signals in and out.
Classes of components of the signal transduction pathways: type G proteins, kinases, phosphatases, adapter proteins, cytoskeleton elements.
Networking of signal transduction pathways. Interconnection classes: junctions and nodes. Examples of human disorders and diseases attributable to defects in translation control.
APPLICATIONS
Notes on applications of drug delivery methods with particular attention to the cell membrane transport. Notes on biosensors. âââââââ