MOLECULAR MODELLING OF BIOLOGICAL MOLECULES
Academic year2023/24
CourseMOLECULAR BIOTECHNOLOGY
Code110CC
Credits6
PeriodSemester 1
LanguageEnglish
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| MODELLISTICA MOLECOLARE DI BIOMOLECOLE | CHIM/02 | LEZIONI | 48 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
Lo studente alla fine del corso conoscerà le principali tecniche computazionali che possono essere utilizzate per eseguire
- Un'analisi conformazionale di sistemi molecolari,
- Una simulazione di processi dinamici di sistemi complessi.
- Uno studio di binding ligando-recettore
Oltre al formalismo e alla comprensione teorica di base, gli studenti imparano a eseguire simulazioni di processi dinamici.
Sia gli aspetti teorici del corso che le simulazioni sono progettate per consentire agli studenti di comprendere appieno i limiti e le potenzialità delle simulazioni rispetto ai dati sperimentali in vista di possibili applicazioni biotecnologiche
Knowledge
The student at the end of the course will be aware of the main computational techniques which can be used to perform
- a conformational analysis of molecular systems,
- a simulation of dynamical processes of complex systems.
- a study of the binding between ligand and receptor
In addition to the formalism and the basic theoretical understanding, students learn how to run computer simulations of dynamical processes.
Both the theoretical aspects of the course and the computer simulations are designed to make the students able to fully understand the limits and the potentialities of the simulations when compared with experimental data in view of possible biotechnological applications.
Assessment criteria of knowledge
Capacità
Lo studente sarà in grado di discutere i contenuti del corso principale utilizzando la terminologia appropriata.
Lo studente saprà utilizzare software di modeling molecolare per lo studio dinamico di sistemi biologici.
Skills
The student will be able to discuss the contents of the main course using the appropriate terminology. The student will be able to use molecular modeling softwares for the dynamic study of biological systems.
Modalità di verifica delle capacità
Lo studente dovrà preparare e discutere una presentazione orale sugli argomenti svolti durante il corso
Assessment criteria of skills
The student will have to prepare and discuss an oral presentation of the activity carried out during the course
Comportamenti
Lo studente potrà sviluppare la capacità di utilizzare modelli teorici per l'interpretazione di misure sperimentali.
Behaviors
The student will be able to develop the ability to use theoretical models for the interpretation of experimental measurements.
Modalità di verifica dei comportamenti
Durante il corso, sarà valuata la capacità dello studente nell'interpretare i principali processi chimico-fisici dei sistemi biologici sulla base di comportamenti atomistici e di interazioni intermolecolari.
Assessment criteria of behaviors
During the course, the student's ability to interpret the main chemical-physical processes of biological systems on the basisi of atomistic behaviors and intermolecular interactions, will be evaluated.
Indicazioni metodologiche
- Le lezioni frontali si svolgono con ausilio di slide
- per il laboratorio computazionale si formano gruppi e si usano i PC delle aule informatiche del Dipartimento di Chimica
- il personale di supporto (tecnici, dottorandi e/o cultori della materia) coadiuva il docente nelle esercitazioni numeriche e nell'assistenza ai laboratori
- il sito di elearning del corso è usato per scaricare materiali didattici, per comunicazioni docente-student
- le interazione tra studente e docente al di fuori delle ore di lezione/laboratorio avvengono attraverso ricevimenti e uso della posta elettronica
Teaching methods
- The lessons are performed using slides
- For computational lab, groups are formed and PCs of the Computational Laboratory of the department of Chemistry are used
- The support staff (technicians, PhD students and assistants) supports the lecturer in numerical exercises and in the assistance of laboratories
- The course elearning site is used to download teaching materials, for teaching-student communications
- The interaction between student and teacher outside lecture / laboratory hours takes place through student receptions and use of e-mail
Programma (contenuti dell'insegnamento)
- Introduzione alle interazioni intermolecolari
- La Meccanica Molecolare come metodo di calcolo di energie e geometrie di sistemi molecolari.
- Aspetti principali dei metodi numerici utilizzati nell'analisi conformazionale dei sistemi molecolari di interesse biologico.
- Il metodo Monte Carlo e sue applicazioni
- Il metodo della dinamica molecolare nei suoi principali aspetti teorici e numerici.
- Il metodo Docking e il suo nelllo studio del binding ligando-recettore
- Introduzione ai metodi quantistici più utilizzati nella biochimica: alcuni elementi di metodi che combinano approcci quantum-meccanici e classici.
Syllabus
- Introduction to intermolecular interactions
- Molecular Mechanics as a powerful method for computing energies and geometries of (macro)molecular systems:
- Main aspects of the numerical methods used in the conformational analysis of molecular systems of biological interest.
- The Monte Carlo method and its applications
- The Molecular Dynamics approach in its main tehoretical and numerical aspects.
- Molecular docking and its application to study ligand-receptor binding
- Introduction to the quantum chemical methods mostly used in biochemistry: some elements of methods that combine quantum-chemical and classical approaches.
Bibliografia e materiale didattico
Oltre alle copie delle slides usate nelle lezioni frontali e al materiale didattico disponibile sulla piattaforma elearning del corso, si consigliano argomenti selezionati dal libro "Molecular Modelling: Principles and Applications" di Andrew Leach
Bibliography
Recommended reading includes the following works:
- notes from the professor;
- selected chapters of the book "Molecular Modelling. Principles and Applications" by A.R. Leach. Prentice Hall, 2001
Indicazioni per non frequentanti
Registrarsi alla pagina E-learning del corso per scaricare le slides/note delle lezioni.
Non-attending students info
Register to the E-learning webpage. Download the slides of the lessons.
Modalità d'esame
- L'esame è composto da un prova orale.
- La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente del corso.
- La prova orale non è superata se il candidato non risponde correttamente, esprimendosi in modo chiaro e usando la terminologia corretta, almeno alle domande sui concetti principali presentati nel corso.
Assessment methods
The assesment consists of an oral exam.
- The oral examination consists of a interview between the candidate and the teacher of the course.
- The oral examination is not passed if the candidate fails to respond correctly, expressing it clearly and using the correct terminology, at least to questions about the main concepts presented in the course.
Note
commissione d’esame
Presidente: Prof.ssa Benedetta Mennucci
Due membri: Dott. Lorenzo Cupellini, Prof. Filippo Lipparini
Updated: 02/09/2023 15:21
