Forze a livello cellulare e molecolare. Cinetica dei canali ionici. Analisi degli input sensoriali da parte dei sistemi biologici.
Studi strutturali ad alta risoluzione. Spettroscopia di singola molecola.
J. Howard: Mechanics of motor proteins and the cytoskeleton - Sinauer Ass. Inc.
H.C. Berg: Random walks in Biology - Princeton University Press
Modern Tools of Biophysics Editors: Jue, Thomas (Ed.) Springer
Handbook of Molecular Force Spectroscopy . A. Noy (Ed.) Springer
Obiettivi Formativi
Conoscenze:
Grandezze delle forze a livello cellulare e molecolare. Esempi di metodologie biofisiche e applicazioni allo studio di problemi fisiologici.
Competenze acquisite:
Analisi di risultati sperimentali e simulazioni su sistemi biologici a livello molecolare.
Ricerca di strutture di proteine disponibili in rete sul sito Protein Data Bank: visualizzazione e analisi della struttura.
Capacità acquisite al termine del corso:
Sviluppo della capacità di inquadrare un problema biologico e di individuare le tecniche e le metodologie per una sua modellizzazione quantitativa.
Prerequisiti
Fisica, Chimica
Metodi Didattici
Lezioni frontali, simulazioni al computer, esperienza in laboratorio
Altre Informazioni
.
Modalità di verifica apprendimento
L'esame prevede un colloquio orale volto a verificare la padronanza acquisita nel valutare le forze che agiscono a livello delle biomolecole e le applicazioni in ambito fisiologico. Sarà inoltre verificata la capacità di valutare gli ambiti di applicazione e i limiti di alcune tecniche biofisiche oggetto del corso.
Programma del corso
Grandezza delle forze che agiscono a livello cellulare e molecolare. Elementi di fisiologia cellulare: membrana cellulare; trasporto passivo e attivo attraverso la membrana. Relazione struttura-funzione delle molecole biologiche: i canali ionici; motilità muscolare e motilità cellulare. Limiti ottici dell'acutezza visiva. Analisi dei segnali nell'organo del Corti.
Metodologie biofisiche:
Studi strutturali mediante diffrazione a raggi X: cristallografia di proteine; diffrazione a basso angolo; diffrazione da fibre.
Studi su singola molecola:
Manipolazione: Microscopio a forza atomica; trappola ottica; pinzette magnetiche; sonde di biomembrana.
Tecniche per rivelare e seguire e seguire singole molecole:
fluorescenza di singola molecola; risonanza di fluorescenza tramite trasferimento di energia (FRET).
Microscopia a fluorescenza: microscopia time lapse; microscopia a fluorescenza a riflessione interna totale (TIRF);
Microscopia a super risoluzione: microscopia di localizzazione foto-attivata (PALM); microscopia a ricostruzione ottica stocastica (STORM); microscopia a esaurimento stimolato delle emissioni (STED).