B9226 - CELL PHISICAL CHEMISTRY WITH ELEMENTS OF BIOSTATISTICS

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

Chimica fisica cellulare e biologia cellulare attraverso i numeri

i) Dimensioni e Geometria delle cellule e delle componenti cellulari.

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.

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.

Laboratorio:

Esperienze di laboratorio volte a: i) Determinare le velocità e la cinetica di una reazione biochimica; ii) 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).

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 un esame scritto. Durante la prova, allo studente verrà richiesto di:
i) risolvere 2 o 3 esercizi numerici di biostatistica, simili a quelli svolti durante il corso (parte di biostatistica);
ii) rispondere a 20 domande a risposta multipla relative alla parte teorica del corso;
iii) rispondere a due domande aperte sulla parte teorica del corso.

La prova scritta avrà una durata di 3 ore. Il punteggio sarà assegnato come segue:

· 1/3 in base alla correttezza degli esercizi di biostatistica,

· 1/3 in base alle risposte corrette alle domande a scelta multipla (non è prevista alcuna penalizzazione per le risposte errate),

· 1/3 in base alla qualità delle risposte aperte, valutando in particolare la capacità di analisi e approfondimento del tema proposto, nonché la chiarezza espositiva e la proprietà di linguaggio.

Sarà inoltre valutata la partecipazione al laboratorio tramite una relazione scritta sulle attività svolte.

Lo studente ha il diritto di rifiutare la verbalizzazione del voto positivo proposto 1 volta (secondo il regolamento didattico di ateneo ART.16, comma 5)

Studenti/sse con DSA o disabilità temporanee o permanenti: si raccomanda di contattare per tempo l’Ufficio di Ateneo (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it ) competente. Sarà sua cura proporre agli/lle studenti/sse interessati/e eventuali adattamenti, che dovranno comunque essere sottoposti, con almeno 15 giorni di anticipo, all’approvazione del/della docente, il/la quale ne valuterà l'opportunità anche in relazione agli obiettivi formativi dell’insegnamento.

Studenti/sse con riconoscimento dello status “studente lavoratore”: consultare il sito web (https://www.unibo.it/it/studiare/guida-alla-scelta-del-corso/conciliare-studio-e-lavoro ) dedicato per richiederne lo status e le misure previste.

Strumenti a supporto della didattica

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

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Stefania Rapino