OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso consente agli studenti di conoscere alcuni tra i principali metodi di indagine per lo studio delle proprietà fisiche dei sistemi biologici, sia dal punto di vista dei principi di funzionamento sia dal punto di vista dell’approccio sperimentale utilizzato in laboratorio.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo studente potrà apprendere come affrontare complessi problemi biofisici,quali il self-assembly di biomolecole, il folding e unfolding di proteine e i processi di trasporto attraverso la membrana cellulare. L'indagine si articolerà a livello molecolare o di singola cellula.

Al termine dell’insegnamento lo studente sarà in grado di:

- comprendere quali siano le metodologie sperimentali più adatte a studiare un particolare processo biofisico

- applicare le conoscenze acquisite per progettare un esperimento in ambito biofisico

- acquisire le competenze per condurre un esperimento in laboratorio

- analizzare in modo critico i risultati di un esperimento

PREREQUISITI

Il corso può essere seguito con profitto da studenti che abbiano conseguito una laurea triennale in ambito scientifico.

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso prevede sia lezioni frontali sia esperienze di laboratorio. Le lezioni frontali sono propedeutiche allo svolgimento delle esperienze di laboratorio. Per ogni esperienza di laboratorio gli studenti sono tenuti a stendere una relazione scientifica. Ogni relazione dovrà contenere una parte introduttiva di descrizione dello stato dell'arte, una parte con i risultati ottenuti e una discussione critica dei risultati.L'esame riguarderà la discussione critica  delle relazioni relative alle esperienze svolte per la quale gli studenti si potranno avvalere di presentazioni ppt, key o pdf.  

Sia le lezioni che gli esami potranno essere svolti in modalità telematica sulla piattaforma Teams a seconda delle disposizioni legate al COVID.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Microscopia a sonda di scansione a effetto tunnel (STM): principio di funzionamento, sistema di scansione, modalità di operazione (corrente/altezza costante), risoluzione

Microscopia a sonda di scansione a forza atomica (AFM): principio di funzionamento, sistema di scansione, modalità di operazione (contatto/tapping), risoluzione, spettroscopia di forza, nanolitografia (nanoshaving e nanografting)

Microscopia ottica: in fluorescenza, confocale e a due fotoni, principi di funzionamento, sonde fluorescenti, photobleaching, tecniche di super-risoluzione. Tra la strumentazione il recentissimo Stellaris  8, STED e multifotone, Leica Microsystems.

Tecnica del patch clamp per misure di elettrofisiologia: seal test, principali configurazioni (whole cell, inside-out, outside-out, perforated patch), analisi delle correnti ioniche. 

Cristallografia di proteine: metodi di cristallizzazione delle proteine, cenni ai metodi utilizzati per determinare la struttura 3D delle proteine

Le esperienze di laboratorio vertono sugli argomenti trattati nelle lezioni frontali. In particolare:

- microscopia a forza atomica per lo studio di strutture proteiche e film organici sottili

- microscopia in fluorescenza su singola cellula per lo studio del calcio intracellulare

- microscopia confocale e a super-risoluzione

- tecnica del patch clamp per lo studio di correnti ioniche attraverso la membrana cellulare

- cristallizzazione di proteine e osservazione/manipolazione dei cristalli
 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Il materiale necessario sarà reso disponibile su Aulaweb.

Tra i testi di riferimento si segnalano i seguenti:

Charles R. Cantor, Paul R. Schimmel (1980) Biophysical Chemistry: Techniques for the Study of Biological Structure and Function, WH Freeman &Co.

Alberto Diaspro (2001) Confocal and Two-Photon Microscopy: Foundations, Applications, and Advances, Wiley-Liss.

 Bert Voigtländer (2015) Scanning Probe Microscopy: Atomic Force Microscopy and Scanning Tunneling Microscopy, Springer.