Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Francesco SPINOZZI
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea Magistrale - [SM04] BIOLOGIA MOLECOLARE E APPLICATA Master Degree (2 years) - [SM04] APPLIED AND MOLECULAR BIOLOGY
Dipartimento: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'AmbienteDepartment: [040017] Dipartimento Scienze della Vita e dell'Ambiente
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2018-2019
Anno regolamentoAnno regolamento: 2017-2018
Opzionale
Crediti: 6
Ore di lezioneTeaching hours: 48
TipologiaType: D - A scelta dello studente
Settore disciplinareAcademic discipline: FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
ITALIANO
Italian
Conoscenze di base di fisica, chimica, biochimica e biologia, con
particolare riferimento alle proprietà molecolari della materia biologica
Students are expected to have had basic courses in physics, chemistry,
biochemistry and biology.
Sono previste lezioni teoriche e esercitazioni di laboratorio di raggi X. La
frequenza al corso, seppure non obbligatoria, è fortemente consigliata. La
frequenza al al laboratorio di raggi X è obbligatoria
The course includes theoretical lectures and X-ray laboratory practicals.
Course attendance, although not mandatory, is strongly recommended.
Attendance laboratory practicals is mandatory.
Approfondire la conoscenza dei principi fisici che stanno alla base dei
processi molecolari nei sistemi viventi, in riferimento alla termodinamica
statistica, alla meccanica quantistica, alle forze intermolecolari e alla
struttura dell'acqua. Conoscere le principali tecniche di indagine delle
molecole biologiche basate sulla diffusione dei raggi X e dei neutroni
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
Essere in grado di identificare le principali forze che regolano un processo
biomolecolare e che determinano la struttura e la stabilità di proteine e
aggregati lipidici. Eseguire un esperimento di diffrazione dei raggi X su
dispersioni acquose di lipidi, analizzare i risultati e identificare la fase
lipidica.
Competenze trasversali.
Lo svolgimento delle esercitazioni in laboratorio di raggi X, svolte
mediante un lavoro di gruppo, e l'elaborazione della relazione di
laboratorio contribuiscono a migliorare il grado di autonomia di giudizio e
la capacità comunicativa degli studenti.
Knowledge and Understanding.
A better understanding of the physical principles that rule out the
molecular processes in living systems, with emphasis on statistical
thermodynamics, quantum mechanics, intermolecular forces and
structure of water. Knowledge of the main techniques of strucural
investigation of biological molecules based on X-ray and neutron
scattering
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
Students should be able to identify the main forces that underlie a
biomolecular process and that determine structure and stability of
protein and lipid aggregates. They will be also able to perform X-ray
diffraction experiments on aqueous dispersions of lipids, analyse the
results and identify the lipid phase.
Transversal Skills.
The activity during the x-ray laboratory practicals, carried out in a
working group, and the preparation of a laboratory report help to improve
student's autonomy and communication skills.
Contenuti (lezioni frontali, 5 CFU)
Richiami di termodinamica: energia libera e potenziale chimico
Probabilità termodinamica e entropia Cenni di termodinamica statistica
Alcuni fondamenti di elettrostatica Cenni di meccanica quantistica
Geometria di una catena polimerica Forze intermolecolari La struttura dell’acqua, effetti di idratazione Molecole idrofobiche e idrofiliche
Idratazione di proteine Teoria di Debye-Hückel Analisi conformazionale e
forze che determinano la struttura delle proteine. I raggi X. Vettore di
scattering. Fattori di struttura atomici. Scattering di un reticolo
monodimensionale di atomi. Condizione di van Laue. Scattering di un
reticolo 3D. Densità elettronica. Metodo delle sostituzioni isomorfe
multiple. Diffrazione da polveri. La legge di Bragg. Diffrazione di sistemi
lipidi/acqua. Fasi lipidiche. Diffusione a piccolo angolo dei raggi X e dei
neutroni. Fattore di forma e fattore di struttura di proteine in soluzione.
Esercitazioni di laboratorio (1 CFU)
Diffrazione di raggi X e fasi lipidiche
Contents (classroom lectures, 5 CFU)
Concepts of thermodynamics: free energy and chemical potential;
Thermodynamic probability and entropy; Concepts of statistical
thermodynamics; Concepts of quantum mechanics; Geometry of a
polymeric chain; Some fundamentals of electrostatics; Intermolecular
forces; The structure of the water, hydration effects; Hydrophobic and
hydrophilic molecules; Hydration of proteins; Debye-Hückel theory; Monte
Carlo method; Molecular Dynamics method. X rays. The scattering vector.
Atomic structure factors. Scattering from a mono-dimensional array of
atoms. van Laue's conditions. Scattering from a 3D lattice. Electron
density. Multiple isomorph replacement method. Powder diffraction. The
Bragg law. Diffraction from lipid / water systems. Lipid phases. Small
angle X-ray and neutron scattering. From factor and structure factor of
proteins in solution.
Laboratory Practicals (1 CFU)
X-ray diffraction and lipid phases
L'esame consiste in una prova orale, durante la quale viene valutata la
relazione di laboratorio di raggi X.
Criteri di valutazione dell'apprendimento.
Viene valutata la capacità dello studente di conoscere l'apporto della
biofisica molecolare nella descrizione quantitativa di importanti aspetti
che riguardano la struttura e la trasformazione delle molecole biologiche.
Criteri di misurazione dell'apprendimento.
Il voto finale è misurato in una scala da 0 e 30. L’esame si intende
superato quando il voto è maggiore o uguale a 18. È prevista
l’assegnazione del massimo dei voti con lode (30 e lode).
Criteri di attribuzione del voto finale.
Il voto finale viene attribuito valutando la prova orale e tenendo conto
della relazione di laboratorio. La lode viene attribuita quando lo studente
abbia dimostrato piena padronanza della materia.
Learning Evaluation Methods.
The exam consists of an oral test, which also assesses the experimental
report on x-ray laboratory practicals.
Learning Evaluation Criteria.
It will be assessed the student's ability to know the contribution of
Molecular Biophysics in the quantitative description of relevant aspects
regarding the structure and the transformation of biological molecules.
Learning Measurement Criteria.
The final mark is expressed in a scale from 0 to 30. The exam is passed
when the mark is greater than or equal to 18. Students can be awarded
with the honour mark (30 cum laude).
Final Mark Allocation Criteria.
The final mark is attributed evaluating the oral test and taking into
account the x-ray laboratory report. The honour mark is given when the
student has demonstrated full mastery of the subject.
Appunti di lezione.
R. Glaser, Biophysics, Springer
K.E. van Holde, W.C. Johnson, P.S. Ho, Principles of Physical Biochemistry,
Prentice Hall.
M. Daune, Molecular Biophysics, Oxford University Press.
Lecture notes.
R. Glaser, Biophysics, Springer
K.E. van Holde, W.C. Johnson, P.S. Ho, Principles of Physical Biochemistry,
Prentice Hall.
M. Daune, Molecular Biophysics, Oxford University Press.
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2018-2019
Università Politecnica delle Marche
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