Insegnamento: MODELLIZZAZIONE DEI SISTEMI BIOLOGICI

Insegnamento: MODELLIZZAZIONE DEI SISTEMI BIOLOGICI
Settore Scientifico - Disciplinare: FIS/02
Tipologia attività formativa:
Altro (specificare):
CFU: 8
Obiettivi formativi:
Il corso fornisce un'introduzione all'utilizzo di metodi della fisica teorica a problemi moderni di biologia. I metodi
utilizzati comprendono l'utilizzo della meccanica statistica, la risoluzione di equazioni differenziali, dinamiche
montecarlo, tecniche di ottimizzazione e inferenza, analisi delle proprietà delle reti, e altri. I problemi che verranno
trattati vanno dal livello delle singole molecole (proteine, DNA), a comportamenti collettivi di insiemi di molecole o
cellule (reti di regolazione genica, reti neurali), alla evoluzione genetica delle popolazioni ed alla modellizzazione della
diffusione delle epidemie.
Programma sintetico:
Metodi: 1) Dinamiche Montecarlo. 2) Dinamiche molecolari per potenziali atomici sferici. 3) Tecniche di simulazione
delle macromolecole. 4) Dinamiche event-driver per potenziali discontinui. 5) Analisi delle proprietà delle reti (grado di
connettività, clustering coefficient, average shortest path length, betweeness, etc.) 6) Tecniche di ottimizzazione e
inferenza bayesiane, simulated annealing.
Problemi: 1) Struttura e funzione delle proteine, interazione tra proteine e proprietà di aggregazione, comportamenti
collettivi dei recettori sulla membrana cellulare. 2) Struttura complessa del DNA, regolazione genica, organizzazione
spaziale dei cromosomi, adattamento in epigenomica. 3) Proprietà reologiche complesse del sangue. 4) Fisiologia dei
neuroni, dinamica complessa delle reti neurali, plasticità e apprendimento. 5) Genetica delle popolazioni e sua
evoluzione. 6) Modelli di diffusione di epidemie.
Esami propedeutici: Meccanica Statistica 1.
Prerequisiti:
Modalità di accertamento del profitto: Esame orale e/o prova pratica.