PRESENTAZIONE

L’insegnamento affronta le interazioni molecolari coinvolte nei fenomeni biologici e introduce le tecniche biofisiche di indagine che ne permettono una caratterizzazione quantitativa. Particolare attenzione è rivolta agli aspetti applicativi con ricadute in ambito biomedico e diagnostico, biotecnologico-alimentare e forense.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

L’insegnamento intende fornire conoscenze sulle interazioni che stabilizzano le macromolecole biologiche e che intervengono nei processi vitali. Si prefigge inoltre di far acquisire allo studente la conoscenza delle basi delle principali tecniche biofisiche impiegate per la caratterizzazione dei sistemi di interesse biologico.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

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

- comprendere le interazioni che stabilizzano la struttura delle macromolecole biologiche e che intervengono nei processi che coinvolgono più molecole (interazione ligando-recettore, auto-organizzazione dei lipidi di membrana, aggregazione proteica…)

- conoscere le principali tecniche sperimentali di caratterizzazione biofisica (diffrazione dei raggi X, diffusione quasi-elastica della luce, microscopia e spettroscopia Raman e in fluorescenza, microscopia e spettroscopia a forza atomica, patch-clamp) e descrivere esempi concreti di applicazione delle varie tecniche

PREREQUISITI

Per affrontare efficacemente i contenuti dell'insegnamento sono opportune le conoscenze di base acquisite nei primi due anni di una laurea triennale di ambito scientifico.

MODALITA' DIDATTICHE

L'insegnamento è articolato in lezioni frontali (2 cfu, 16 ore) e attività di laboratorio (1 cfu, 16 ore).

Gli argomenti verranno presentati a partire da casi concreti tratti da articoli scientifici, che saranno forniti in anticipo agli studenti. La frequenza alle lezioni è fortemente consigliata.

Le lezioni frontali saranno erogate mediante presentazioni multimediali. Le lezioni saranno effettuate in presenza, garantendo comunque la fruizione delle lezioni anche a distanza, mediante videoregistrazione, sincrona o asincrona.

Le attività di laboratorio permetteranno agli studenti di entrare in contatto con le problematiche e le tecniche di indagine biofisiche introdotte nelle lezioni frontali.

Tutte le attività in presenza saranno effettuate nel rispetto dei limiti di capienza delle aule e delle regole di distanziamento, previsti dalla normativa vigente a seguito dell'emergenza COVID19.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Il programma dell’insegnamento prevede la presentazione e la discussione dei seguenti argomenti:

Interazioni molecolari. Struttura delle proteine e biocristallografia a raggi X. Membrane biomimetiche. Interazioni tra complessi supramolecolari: particelle in sospensione, potenziale zeta e stabilità. Caratterizzazione delle dimensioni di particelle (proteine, micelle, liposomi e altre particelle colloidali) e monitoraggio di processi di aggregazione mediante diffusione dinamica della luce. Potenziale elettrochimico ed equilibri di membrana: equilibrio di Nernst, osmotico e Donnan. Potenziale di membrana. Meccanismi di trasporto: leggi della diffusione e migrazione.  Conduzione passiva del segnale elettrico e genesi del potenziale d'azione. La tecnica del patch clamp per lo studio di singoli canali in neuroni, anche in relazione a stati patologici o a test di farmaci. Tecniche di microscopia e spettroscopia per lo studio di sistemi biologici a livello molecolare e cellulare, in condizioni fisiologiche e patologiche. Microscopia e spettroscopia in fluorescenza. Super-risoluzione ottica di sistemi cellulari. Spettroscopia Raman. Microscopia e spettroscopia a forza atomica: dall’imaging ad alta risoluzione alla meccanobiologia. Applicazione combinata di tecniche microscopiche e spettroscopiche per lo studio del processo di aggregazione amiloide.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• Israelachvili J. Intermolecular and Surface Forces, Academic Press - Elsevier

• Phillips, R., Kondev, J., Theriot, J., Physical Biology of the Cell, Garland Science.

• Taglietti V., Casella, C., Fisiologia e biofisica delle cellule, EdiSES.

• Rhodes, G. Crystallography made crystal clear, Academic Press.

• Diapositive su Aulaweb

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

ANNALISA RELINI (Presidente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Consultare orario dettagliato al seguente link: https://easyacademy.unige.it/portalestudenti/

Si rimanda all'istanza AulaWeb specifica dell'insegnamento per eventuali aggiornamenti a causa di variazioni della situazione sanitaria ed epidemiologica.

Orari delle lezioni

BIOFISICA

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

L'esame consiste in una prova orale sugli argomenti trattati a lezione. Il programma dettagliato degli argomenti svolti è reperibile su Aulaweb. L'esame orale è sempre condotto dal docente responsabile del corso e da un altro docente di ruolo ed ha una durata di almeno 30 minuti.

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

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

I dettagli sul grado di approfondimento richiesto per ogni argomento verranno forniti nel corso delle lezioni.

La prova orale permetterà di valutare il grado di competenza acquisito dagli studenti rispetto al programma dell'insegnamento. Nella valutazione della prova orale saranno considerati il livello di comprensione dell'argomento, la qualità dell'esposizione, l'utilizzo corretto del lessico specialistico, la capacità di ragionamento critico.