ITALIANO

Per seguire il corso gli studenti devono avere conoscenze di Matematica, Fisica, Chimica biologica, informatica di base, al livello delle corrispondenti materie presenti nel corso di Scienze Biologiche.

Il corso (48 ore totali, 6 CFU) prevede lezioni frontali (16 ore, 2 CFU) e esercitazioni al computer (32 ore, 4 CFU).

Il modulo si propone di fornire gli studenti di conoscenze sulle principali tecniche di simulazione come approccio di indagine della struttura e della funzione di biomolecole, sugli approcci teorici sottostanti e sui possibili risultati.

La capacità di applicazione verrà fornita mediante esercitazioni collettive al computer riguardanti lo studio di problemi tipici della biofisica computazionale quali il ripiegamento delle proteine, o la conduzione ionica nei canali transmembrana.

Il corso ha anche come obiettivo far acquisire agli studenti la capacità di applicare un approccio quantitativo allo studio e il metodo scientifico all'indagine di diversi fenomeni biofisici.

Simulazioni di Dinamica Molecolare: algoritmi per la risoluzione delle equazioni del moto;
scale temporali; rappresentazione delle interazioni tra atomi, force-fields; insiemi statistici, stati microscopici e macroscopici; grandezze osservabili.

Tecniche di simulazioni avanzate: campionamento di eventi rari, calcolo di energia libera e cinetica di reazione.

Introduzione ai codici di simulazione più comuni.

Esercitazioni pratiche di laboratorio sull'uso dei codici NAMD e GROMACS; casi di studio: proteine solubili (mioglobina); proteine di membrana, canali ionici.

Esercitazione su tecniche di campionamento avanzato: unfolding di proteine, correnti ioniche nei canali transmembrana.

L'esame finale consisterà in una prova orale che prevede un colloquio sugli argomenti trattati nel corso e un progetto a scelta tra diversi proposti durante il corso. La prova consentirà di valutare, le conoscenze acquisite dal candidato e la sua capacità di applicarle a problemi specifici, oltre alla padronanza del linguaggio scientifico e alla capacità di chiara esposizione.

Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications; Daan Frenkel, Berend Smit, Academic Press; 2nd edition (November 7, 2001)

Computer Simulation of Liquids; Michael Allen, Dominic Tildesley, OUP Oxford; 2nd edition (2017)