PRESENTAZIONE

Il corso di Biofisica si propone di fornire agli studenti gli strumenti per comprendere i meccanismi alla base dei principali processi che regolano il funzionamento dei fenomeni biologici. La complessità dei sistemi biologici verrà analizzata utilizzando i principi della fisica e della chimica, i metodi dell’analisi matematica e della modellistica computazionale.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Obiettivo dell'insegnamento è fornire allo studente gli elementi per la comprensione dei meccanismi che governano l’equilibrio fisico-chimico attraverso membrane modello, dei processi fondamentali del trasporto attraverso membrane biologiche, dei meccanismi elettrici alla base della trasmissione del segnale nervoso e delle interazioni che stabilizzano la struttura delle macromolecole e regolano i processi di riconoscimento molecolare.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni di base su alcune delle principali tematiche in ambito biofisico.

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

- conoscere in modo approfondito le macromolecole biologiche e le interazioni deboli che ne stabilizzano la struttura

- comprendere i meccanismi che governano l’equilibrio fisico-chimico attraverso membrane modello

- applicare le conoscenze acquisite riguardo gli equilibri fisico-chimici per capire i processi fondamentali del trasporto attivo e passivo attraverso membrane biologiche

- comprendere i processi di riconoscimento molecolare

- conoscere le principali tecniche sperimentali utilizzate in ambito biofisico

- essere in grado di leggere in modo critico e comprendere un articolo scientifico del settore.

L'insegnamento di Biofisica può essere scelto dagli studenti iscritti al Corso di Laurea Magistrale in Scienza e Tecnologia dei Materiali con particolare riferimento al profilo "Scienziato dei Materiali: Specialista nella Ricerca".

PREREQUISITI

Le conoscenze di base necessarie per seguire con profitto le lezioni sono acquisite nei primi due anni di una laurea triennale in ambito scientifico.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento si compone di lezioni frontali per un totale di 48 ore. E' previsto l'intervento, sotto forma di seminari, di ricercatori esperti per approfondire alcune delle tematiche affrontate nel corso. Gli argomenti trattati nei seminari sono parte integrante del programma del corso. La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata.

Se le norme dell’Ateneo relative all’emergenza COVID-19 non consentiranno la didattica in presenza, le lezioni verranno erogate a distanza in via telematica tramite la piattaforma Teams. Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Forze intermolecolari
Legame covalente - Interazioni elettrostatiche - Polarizzabilità - Forze di dispersione - Equazione di van der Waals - Legame idrogeno - Interazioni idrofobiche.

Equilibri chimici
Potenziale elettrochimico - Membrane semipermeabili: equilibrio di Nernst, Donnan e osmotico - Potenziale all’interfaccia membrana/soluzione - Monostrati all’interfaccia - Auto-organizzazione di molecole su superficie.

Processi di trasporto
Flusso diffusivo e flusso migratorio - Leggi di Fick - Equazione di Nernst/Planck - Equazione di Goldman/Hodgkin/Katz.

La cellula e il trasporto attraverso la membrana cellulare
Costituenti della materia biologica - La membrana cellulare - Potenziale di riposo di una cellula - Carrier e canali per il trasporto ionico - Modello di Eyring.

Dinamica dei motori molecolari
Motori traslazionali - Motori rotanti.

Tecniche sperimentali
Cristallografia di proteine - Elettrofisiologia e tecnica del patch clamp - Microscopia in fluorescenza - Microscopia a scansione di sonda.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Testi di riferimento per gli argomenti trattati a lezione (i dettagli sono indicati su aulaweb):

J. Israelachvili - Intermolecular and Surface Forces - Academic Press - London        

C. Branden & J. Tooze, Introduction to Protein Structure

G. Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear, 2a ed              

G. Giebish; D.C.Tosteson; H.H. Ussing – Membrane Transport in Biology- Springer Verlag. N.Y.

V. Taglietti; C.Casella –Introduzione alla Fisiologia e Biofisica della Cellula. Vol. 2, 3 La Goliardica Pavese. 2008

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ALESSANDRA PESCE (Presidente)

RANIERI ROLANDI

ORNELLA CAVALLERI (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Le lezioni iniziano l'ultima settimana di settembre (consultare sito web: https://dida.fisica.unige.it/dida/i-corsi-di-fisica-a-genova/laurea-triennale-l-30.html o https://easyacademy.unige.it/lezioni/index.php?_lang=it per orario dettagliato)

Orari delle lezioni

BIOFISICA

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale condotta da una commissione composta da due docenti di ruolo ed ha una durata di 30-40 minuti.

Se le norme dell’Ateneo relative all’emergenza COVID-19 non consentiranno lo svolgimento di esami in presenza, gli esami si svolgeranno in via telematica tramite la piattaforma Teams. Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti.

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale è articolato su un numero prefissato di domande (uguale per tutti gli studenti) che vertono sul programma del corso e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi formativi. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriori spiegazioni da parte del docente titolare.

Calendario appelli