ECTS - University of Pisa
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) | |
| BIOFISICA CELLULARE // CELL BIOPHYSICS | FIS/03 | LEZIONI | 36 |
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Mario Ageno, il primo biofisico italiano, definì la biofisica come la scienza che si occupa dello studio degli organismi viventi quali sistemi fisici complessi, con un’impostazione concettuale che consenta di evidenziare il collegamento logico tra il mondo biologico e i principi generali e fondamentali della fisica. Secondo Ageno, i problemi fondamentali a cui la biofisica deve rispondere sono essenzialmente due: 1) proporre un modello fisico di organismo che riesca a dar conto di tutti quegli aspetti del vivente che la biologia funzionale e la biologia evolutiva descrivono, 2) spiegare il suo spontaneo formarsi, in appropriate condizioni, in un sistema complesso inizialmente sterile.
L’obiettivo di questo corso è quello di fornire le conoscenze che rispondono a queste domande, identificando nella cellula la base costitutiva degli esseri viventi e considerandola, secondo le parole dello stesso Ageno “ un sistema chimico coerente, dotato di programma”
Più in particolare, il corso fornirà conoscenze sulle proprietà generali dei sistemi molecolari che caratterizzano la vita, tra cui:
Si darà anche rilevanza a metodologie biofisiche all’avanguardia per lo studio biofisico dei fenomeni cellulari, specie nell’ambito della microscopia ottica, con esempi dalla ricerca attuale del docente.
Mario Ageno, the first Italian biophysicist, defined biophysics as the science that deals with the study of living organisms as complex physical systems, with a conceptual approach that allows to highlight the logical connection between the biological world and the general and fundamental principles of physics . According to Ageno, the fundamental problems that biophysics has to answer are essentially two: 1) to propose a physical model of an organism that is able to account for all those aspects of the living that functional biology and evolutionary biology describe, 2) to explain its spontaneously form, under appropriate conditions, in an initially sterile complex system.
The objective of this course is to provide the knowledge that answers these questions, identifying the cell as the constitutive basis of living beings and considering it, in Ageno's own words, "a coherent chemical system, endowed with a program"
More specifically, the course will provide knowledge on the general properties of the molecular systems that characterize life, including:
Relevance will also be given to cutting-edge biophysical methodologies for the biophysical study of cellular phenomena, especially in the field of optical microscopy, with examples from the teacher's current research.
La verifica delle conoscenze avverrà nella forma dell’esame orale, oltre che attraverso gli incontri docente-studenti e il ricevimento.
The verification of knowledge will take place in the form of an oral exam, as well as through teacher-student meetings and reception.
Al termine del corso lo studente avrà acquisito conoscenze per interpretare il funzionamento di una cellula secondo un modello fisico. Tali conoscenze, oltre alla loro rilevanza intrinseca, sono molto importanti per capire e razionalizzare i fenomeni di disfunzione cellulare che sono implicati in patologie rilevanti (es. cancro).
At the end of the course the student will have acquired the knowledge to interpret the functioning of a cell according to a physical model. This knowledge, in addition to its intrinsic relevance, is very important for understanding and rationalizing the phenomena of cellular dysfunction that are implicated in relevant pathologies (e.g. cancer).
Saranno proposti piccoli test informali, in particolare nell’ambito dell’analisi dati, per verificare l’acquisizione di conoscenze su particolari temi (e.s.: diffusione).
Small informal tests will be proposed, particularly in the field of data analysis, to verify the acquisition of knowledge on particular topics (e.g.: diffusion).
Sarà acquisita sensibilità nell’ambito della raccolta e analisi di dati sperimentali relativamente a processi intracellulari ottenuti con modalità biofisiche.
Sensitivity will be acquired in the collection and analysis of experimental data relating to intracellular processes obtained with biophysical methods.
Saranno proposti piccoli test informali, in particolare nell’ambito dell’analisi dati, per verificare l’acquisizione di sensibilità su particolari temi (e.s.: imaging su cellule in condizioni vitali).
Small informal tests will be proposed, particularly in the context of data analysis, to verify the acquisition of sensitivity on particular topics (e.g.: imaging on living cells).
Non è richiesto nessun specifico prerequisito, se non curiosità riguardo alla comprensione analitica dei meccanismi cellulari e sensibilità verso i metodi quantitativi di ricerca. Durante il corso verrà presentata una breve descrizione dei concetti fondamentali della termodinamica per la biologia per colmare eventuali lacune.
No specific prerequisites are required, except curiosity about the analytical understanding of cellular mechanisms and sensitivity towards quantitative research methods. A short description of fundamental thermodynamics concepts for biology will be presented during the course to fill any background gaps.
E’ consigliabile, ma non necessario, integrare il corso con uno dei due corsi seguenti, a seconda della provenienza e del background culturale:
It is advisable, but not necessary, to integrate the course with one of the following two courses, depending on the origin and background:
N.A.
N.A.
Le lezioni saranno svolte in modalità frontale con l'ausilio di slides e filmati.
Il materiale didattico (slides, eventuali articoli) sarà reso disponibile sul sito di elearning e su eventuali altri siti web.
Il docente è disponibile per il ricevimento secondo le modalità riportate sul sito unimap.
Non sono previste prove in itinere.
The lessons will be carried out in frontal mode with the help of slides and movies.
The teaching material (slides, any articles) will be made available on the elearning site and on any other websites.
The teacher is available for reception according to the procedures indicated on the unimap website.
There will be no ongoing tests.
A – Il mondo biologico, un brevissimo viaggio in biologia e biochimica (~4 ore)
B – Vita all'equilibrio (~10 ore)
C – Vita vicina all'equilibrio (~8 ore)
D– Vita lontano dall'equilibrio (~4 ore)
E– Strutture dissipative e loro regolazione (~8 ore)
F – Evoluzione molecolare (~5 ore)
G – Conclusioni (1 ora)
A – The biological world, a very short journey in biology and biochemistry (~4 hours)
B – Life at equilibrium (~10 hours)
C – Life close to equilibrium (~8 hours)
D– Life far from equilibrium (~4 hours)
E– Dissipative structures and their regulation (~8 hours)
F – Molecular evolution (~5 hours)
G – Conclusions (1 hour)
Oltre alle slides del corso (che saranno messe a disposizione di tutti gli studenti al termine di ogni lezione), alcuni argomenti sono trattati dai seguenti libri:
Beside the course slides (that will be made available to all students following each lesson), some topics are covered by the following books:
N.A.
N.A.
La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente. Il colloquio inizia con la la descrizione di un articolo che descrive -in maniera generale- un tema biofisico applicato alla cellula (es: i lipid raft di membrana). L’articolo viene preventivamente scelto dallo studente in un gruppo pre-selezionato dal docente o proposto dallo studente stesso e approvato dal docente. A partire dall’articolo, la prova si allarga a temi collegati presentati all’interno del corso. La durata del colloquio è di circa 30-40 minuti.
The oral test consists of an interview between the candidate and the teacher. The interview begins with the description of an article that describes - in a general way - a biophysical theme applied to the cell (e.g.: membrane lipid rafts). The article is previously chosen by the student in a group pre-selected by the teacher or proposed by the student himself and approved by the teacher. Starting from the article, the test expands to connected themes presented within the course. The duration of the interview is approximately 30-40 minutes.
N.A.
N.A.
N.A.
N.A.
Nessuna
None
