96023 - CELL PHYSICAL CHEMISTRY AND QUANTITATIVE BIOLOGY

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede conoscenze i) sui principi chimico fisici che governano i processi di trasformazioni energetiche, di diffusione e la cinetica di tali processi nelle cellule; ii) su metodi e approcci chimico-fisici quantitativi per la biologia. Comprende come fare misure accurate per verificare una ipotesi predefinita e come comparare i dati sperimentali ottenuti con le predizioni generate da modelli teorici. Lo studente è quindi in grado di utilizzare strumenti di calcolo e sperimentali per la descrizione quantitativa dei processi cellulari.

Contenuti

Comprensione dei principi chimici fisici alla base del funzionamento della cellula:

1. Stati della materia.

2. I principi della Termodinamica e le funzioni di stato derivate: applicazioni alle reazioni (bio)chimiche e agli equilibri di fase. Equilibrio chimico e meccanico. Esempi nella cellula.

3. Sistemi a più componenti e a piu' fasi. Grandezze molari parziali. Potenziale chimico. Soluzioni ideali e deviazioni dall'idealità. Proprietà colligative.

4. Soluzioni di elettroliti. Le proprietà colligative delle soluzioni di elettroliti. Le membrane biologiche.

5. Termodinamica dei sistemi elettrochimici. L'ossidazione biologica.

6. La cinetica chimica: velocità, ordine e e molecolarità delle reazioni. Reazioni complesse e reazioni in soluzioni. Catalisi enzimatica. Dimanica nella cellula e motori molecolari.

7. Cenni di spettrofotometria e spettrofluorimetria.

8. Cenni di tecniche di immagine funzionale della cellula. Biosensoristica.

9. Cenni di statistica e probabilità con applicazioni a dati sperimentali di biologia quantitativa. Analisi e rappresentazione grafica dei dati.

Testi/Bibliografia

Appunti di lezione e slides

Rob Phillips, Jane Kondev, Julie Theriot "Physical Biology of the Cell". 2nd Ed. 2012

P.W. Atkins, J. De Paula, Physical Chemistry for the Life Sciences, 2nd Edition

Metodi didattici

Lezioni frontali (32 ore) . Le lezioni frontali verranno affiancate da esercitazioni numeriche (ca 2 ore alla settimana per un totale di 12 ore) e da esercitazioni di laboratorio (15 ore per studente) durante le quali verranno proposti esempi relativi agli argomenti esposti a lezione e che permetteranno allo studente di acquisire competenza nella trattazione quantitativa dei sistemi reattivi.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova di accertamento consiste in una parte scritta ed una orale. Durante la prova scritta allo studente verrà richiesto di risolvere alcuni esercizi numerici simili a quelli svolti durante il corso. Lo studente che avrà superato lo scritto potrà sostenere la prova orale volta all'accertamento della comprensione della parte teorica del corso e delle esercitazioni di laboratorio. Verrà inoltre valutata la partecipazione al laboratorio attraverso una relazione scritta sulle attività svolte.

Strumenti a supporto della didattica

Videoproiettore, laboratori, PC, piattaforma di supporto online alla didattica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefania Rapino