Obiettivi formativi
La biofisica é una scienza interdisciplinare che utilizza e sviluppa teorie e metodi propri delle scienze fisiche per investigare sistemi biologici a tutti i livelli di organizzazione: dalla scala molecolare ad interi organismi, fino agli ecosistemi. La biofisica interagisce quindi strettamente con i campi piú specifici della biochimica, nanotecnologia, bio-ingegneria e della recente area della system biology. Obiettivo del corso é quello di fornire una visione di insieme della biofisica, con l´approfondimento di determinati argomenti.
Prerequisiti
nessuno
Contenuti dell'insegnamento
A. Richiami di biologia e livelli di struttura nei biosistemi. Approfondimenti sui livelli e tipologia di struttura di proteine, acidi nucleici, membrane cellulari e intracellulari. La struttura e funzione degli organelli e del sistema di membrane.
B. Metodologie sperimentali per la determinazione di strutture secondarie e tridimensionali di macromolecole biologiche complessi. Spettroscopia UV/Visibile, dicroismo circolare, spettroscopie vibrazionali (IR e Raman). Tecniche di diffrazioni ai raggi X. L’ NMR e la determinazione di strutture. Microscopia elettronica e crio-elettronica
c. Richiami di chimica fisica: Termodinamica e funzioni termodinamiche. Criteri di spontaneitá di reazioni. Equilibrii chimici. Cinetiche di reazione. Reazioni redox, reazioni di trasferimento di protoni ed elettroni
D. Funzione di macromolecole biologiche. Sintesi proteica. Associazione, dissociazione, assemblaggio. Conformazioni e sub-conformazioni. Reazioni proteiche: meccanismi, cinetiche, termodinamica. Cofattori e gruppi prostetici. Teoria del binding e cooperativitá. Transizioni strutturali, regolazione ed allosteria. Enzimi e macchine molecolari. Cinetiche enzimatiche.
E. La luce e i sistemi viventi. La luce come energia e informazione. I cromofori coinvolti e la reattivitá. Trasferimento di energia a livello molecolare. Fotosintesi primitiva con pompe di membrana fotoindotte. Fotosintesi ossigenica e anossigenica. Sistemi fotorecettori sensoriali.
F. Input-output: proteine sensoriali e risposte biologiche. Sistemi sensoriali proteici: proteine di membrana intrinseche ed estrinseche, sistemi a due componenti, organizzazione modulare a domini proteici. Meccanismi molecolari di trasduzione del segnale: cambiamenti conformazionali proteici, trasduttori molecolari e secondi messaggeri. Esempi presi dai domini Eukarya, Bacteria, Archaea
G. New-trends: l´ingegnerizzazione di proteine come reporters e come switch on/off della regolazione cellulare. Optogenetica. Spettroscopie di singola molecola ad alta ed altissima risoluzione. La metagenomica vs. la genomica
Programma esteso
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Bibliografia
Peter Bergethon, The physical basis of biochemistry, The foundation of Molecular Biophysics; 2nd edition, Springer 2010ù
Articoli distribuiti a lezione
Metodi didattici
Lezioni frontali con presentazioni di power point.
Modalità verifica apprendimento
Esame scritto (domande)
+ Presentazione orale con approfondimento di un argomento a scelta
Altre informazioni
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