Offerta Didattica

 

PHYSICS

BIOFISICA

Classe di corso: LM-17 - Fisica
AA: 2021/2022
Sedi: MESSINA
SSDTAFtipologiafrequenzamoduli
FIS/01CaratterizzanteLiberaLiberaNo
CFUCFU LEZCFU LABCFU ESEOREORE LEZORE LABORE ESE
64024824024
Legenda
CFU: n. crediti dell’insegnamento
CFU LEZ: n. cfu di lezione in aula
CFU LAB: n. cfu di laboratorio
CFU ESE: n. cfu di esercitazione
FREQUENZA:Libera/Obbligatoria
MODULI:SI - L'insegnamento prevede la suddivisione in moduli, NO - non sono previsti moduli
ORE: n. ore programmate
ORE LEZ: n. ore programmate di lezione in aula
ORE LAB: n. ore programmate di laboratorio
ORE ESE: n. ore programmate di esercitazione
SSD:sigla del settore scientifico disciplinare dell’insegnamento
TAF:sigla della tipologia di attività formativa
TIPOLOGIA:LEZ - lezioni frontali, ESE - esercitazioni, LAB - laboratorio

Obiettivi Formativi

Fornire conoscenze sugli aspetti della fisica che sono legati allo studio ed alla interpretazione dei fenomeni biologici, nonché sulle teorie e metodi sperimentali avanzati per l’investigazione dei sistemi biologici dalla scala molecolare a quella degli ecosistemi. In particolare, sono fondamentali i seguenti argomenti: meccanismi di equilibrio fisico-chimico in membrane modello; processi di trasporto attraverso membrane biologiche; meccanismi di trasmissione e trasduzione dei segnali cellulari; processi di riconoscimento molecolare; cenni ad applicazioni nei campi della bio-nanomedicina e della bio-sensoristica.

Metodi didattici

Il corso, al fine di raggiungere gli obiettivi formativi previsti, si svolge prevalentemente attraverso lezioni frontali. Sono inoltre previste Esercitazioni in laboratorio  con lo scopo di stimolare l’approccio ai problemi con autonomia e senso critico. Tutte le attività sono svolte con supporto  di slide delle lezioni.

Prerequisiti

Concetti fondamentali di fisica, di chimica, di Analisi statistica e di meccanica quantistica.

Verifiche dell'apprendimento

L'esame consiste in una prova orale. La prova orale è incentrata sugli argomenti trattati durante il corso (definizioni, esempi rilevanti, applicazioni, collegamenti tra i vari argomenti.). Essa ha il duplice scopo di verificare il livello di conoscenza e di comprensione dei contenuti del corso e di valutare l'autonomia di giudizio, la capacità di apprendimento, l'abilità comunicativa e proprietà di linguaggio scientifico e indi valutare le facoltà  logico-deduttive  acquisite dallo studente. Il voto finale è espresso in trentesimi e tiene conto della valutazione ottenuta durante la prova orale.

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.

Testi di riferimento: -Appunti e slide del Docente -R. Phillips, J. Kondev , J. Theriot, N. Orme – Physical biology of the cell, Garland Science -Nathan R. Zaccai,  Igor N. Serdyuk, Joseph Zaccai-Methods in Molecular Biophysics Structure, Dynamics, Function for Biology and Medicine-Cambridge University Press -Signal Transduction: Principles, Pathways, and Processes (Cold Spring Harbor Laboratory press)

Elenco delle unità didattiche costituenti l'insegnamento

Docente: GIOVANNA D'ANGELO

Orario di Ricevimento - GIOVANNA D'ANGELO

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