- Docente: Stefania Rapino
- Crediti formativi: 6
- SSD: CHIM/02
- Lingua di insegnamento: Inglese
- Modalità didattica: Convenzionale - Lezioni in presenza
- Campus: Bologna
- Corso: Laurea Magistrale in Molecular and Cell Biology (cod. 5825)
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dal 03/10/2024 al 30/01/2025
Conoscenze e abilità da conseguire
Al termine del corso, lo studente conosce i principali principi chimico-fisici che regolano i processi cellulari e le basi della (bio)statistica e dell'analisi dei dati utilizzate per trattare i dati sperimentali e affrontare la variabilità biologica intrinseca. Gli studenti saranno in grado di confrontarsi con strumenti di calcolo e sperimentali, metodi e approcci chimico-fisici, per la descrizione quantitativa dei processi cellulari.
Contenuti
Fondamenti di biostatistica
Come trattare i dati quantitativi:
Cenni di statistica e probabilità con applicazioni ai dati sperimentali. Analisi e presentazione dei dati. Teoria ed esercizi.
Chimica fisica cellulare e biologia cellulare attraverso i numeri
La geografia delle cellule:
Le loro strutture, le molecole che le popolano e come variano nel tempo.
i) Dimensioni e Geometria.
Cellule, organelli, elementi costitutivi cellulari, virus. Visualizzazione di cellule e componenti cellulari, un excursus sulle tecniche all'avanguardia.
ii) Censimento molecolare delle cellule: concentrazioni e numeri assoluti.
iii) Forze ed Energie.
La biologia incontra la chimica fisica: primo e secondo principio termodinamico. Energia libera ed energia libera nelle reazioni (bio)chimiche, equilibrio. Regole di entropia ed entropia nella cella.
Forze, Bilancio energetico nella cellula.
iv) Stati della materia. Diagrammi di fase e transizioni di fase. Sistemi con più fasi o componenti. Potenziali chimici. Proprietà di soluzioni a due componenti. Proprietà colligative. Focus su DNA, proteine e membrane biologiche.
v) Velocità e Durata dei processi. Scale temporali per piccole molecole, dogma centrale, altri processi cellulari, ciclo di vita delle cellule. Cinetica chimica: velocità di reazione, ordine e molecolarità. Catalisi enzimatica. Dinamica cellulare e processi di diffusione nella cellula.
vi) Cenni sull'imaging funzionale di cellule viventi e biosensori.
Laboratorio:
Esperienze su: i) transizione di fase del DNA; ii) Determinare le velocità e la cinetica di una reazione biochimica; iii) Misurazione chimico-fisica quantitativa dell'attività metabolica delle cellule.
Testi/Bibliografia
Appunti di lezione e slides
Articoli dalla letteratura scientifica
Ron Milo, Rob Phillips. “Cell Biology by the numbers”. 1st Ed. 2015
Whitlock, Schluter. "The Analysis of Biological Data". 2nd 2015 or 3rd Edition
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.
In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento di tutti gli studenti dei Moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione, in presenza, al Modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio, oppure, su Microsoft Teams, se questa è la modalità scelta dal Formatore. Indicazioni su date e modalità di frequenza del Modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.
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 di biostatistica 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
SDGs
L'insegnamento contribuisce al perseguimento degli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile dell'Agenda 2030 dell'ONU.