Fisica Biologica 1
Introduzione al corso: la Biofisica.
Definizione di sistema vivente.
Definizione di sistema complesso: numerosità ed etereogeneità.
Complessità nel sistema vivente.
(nota: Uso della complessità per risolvere un problema complesso: Dna computing)
La variabilità genetica individuale: gli SNPs
Creazionismo ed evoluzionismo: la generazione spontanea.
L'origine del sistema solare.
L'evoluzione della Terra e l'origine della vita. Datazione con isotopi radioattivi
Esperimento di Miller.
Evoluzione e compartimentazione
La protocellula e il modello di Oparin.
La cellula: cellule procariotiche ed eucariotiche
La divisione cellulare: Meiosi e Mitosi.
Le leggi di Mendel
Le macromolecole biologiche: i quattro livelli strutturali
Gli acidi nucleici: DNA e RNA
Sequenziamento di acidi nucleici: Il metodo di Sanger e il metodo di Maxam e Gilbert
(nota: Il progetto genoma)
(nota: Gli estremofili , Junk DNA, RNA silencing, RNA interference)
La “lettura” degli acidi nucleici:
Contenuto informativo del ncDNA: la legge di Zipf.
Le leggi di potenza e le leggi di scala.
Entropia di una stringa e compressibilità
Analisi statistica delle sequenze nucleotidiche: sequenze segnale e rarità
Il modello di Eigen per l'evoluzione
Trascrizione e traduzione: mRNA, tRNA, rRNA ribosoma
La trascrizione: RNA messaggero, operone
La traduzione: ribosoma e RNA transfer
(nota: Il concetto di solvatazione: definizione di coefficiente di sedimentazione)
Le funzioni di stato: l'energia libera di Gibbs e le reazioni spontanee
La selezione naturale e: il codice a triplette, 20 aa, l’enantiomero L, gli aa alpha.
Genetica quantistica
Gli aa alpha e il folding spontaneo.
Gli amino acidi
Sequenziamento di proteine
Swissprot e altre banche dati.
Omologie di sequenza. Dot-plot
La programmazione dinamica: l’algoritmo di Needleman-Wunsch.
Le matrici di sostituzione. Le matrici PAM.
Moltiplicazione genica e autoallineamento
Il sistema immunitario: cellule B e cellule T
Il sistema immunitario: gli anticorpi
Il sistema immunitario: la mimesi molecolare
La mimesi molecolare e le malattie autoimmuni
Coppie di oligopeptidi significativamente omologhe
Fisica Biologica 2
Struttura secondaria
L'energia libera di trasferimento e la misura dell'idropaticità
(nota: attività e potenziale chimico)
Il modello di Kauzmann: idropaticità delle catene laterali degli a.a.
Profili di proprietà e previsioni strutturali.
Struttura terziaria
Le forze che determinano la struttura: potenziali di interazione
Approssimazione di geometria rigida.
Potenziale torsionale.
Interazioni non-bonded: potenziale alla Lennard-Jones, potenziale coulombiano.
(nota: espansione in multipoli)
Interazione dipolo-dipolo
Minimizzazione dell'energia conformazionale: Langevin
Grafici di Ramachandran
Approssimazione classica: all atoms.
Distanze ed angoli di legame: approssimazione di potenziale elastico
Cenni di Dinamica Molecolare classica.
Struttura Quaternaria
Il concetto di cooperatività: costanti di equilibrio microscopiche e principio del bilancio dettagliato.
Il modello MCW per la cooperatività: il caso dell’emoglobina.
Strutture sovra-molecolari
Introduzione alle membrane cellulari: lipidi e doppio strato.
Vescicole e multi strati di Langmuir-Blodgett
Le membrane cellulari, colesterolo e lipid rafts
Le proteine di membrana
Cicli di lezioni monografiche
La spettroscopia di assorbimento ai raggi X
Ruolo fisiologico e patologico dei metalli: il caso delle malattie neurodegenerative
Introduzione alla spettroscopia con il FEL
Microarrays
