| Nome del corso di laurea |
Fisica |
| Codice insegnamento |
A005887 |
| Sede |
PERUGIA |
| Curriculum |
Fisica medica |
| Docente responsabile |
Alessandro Paciaroni |
| Docenti |
- Alessandro Paciaroni
- Alessandra Luchini (Codocenza)
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| Ore |
- 28 Ore - Alessandro Paciaroni
- 14 Ore (Codocenza) - Alessandra Luchini
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| CFU |
6 |
| Regolamento |
Coorte 2025 |
| Erogato |
Erogato nel 2025/26 |
| Erogato altro regolamento |
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| Attività |
Affine/integrativa |
| Ambito |
Attività formative affini o integrative |
| Settore |
FIS/03 |
| Anno |
1 |
| Periodo |
Secondo Semestre |
| Tipo insegnamento |
Opzionale (Optional) |
| Tipo attività |
Attività formativa monodisciplinare |
| Lingua insegnamento |
ITALIANO |
| Contenuti |
Questo corso esplora come i principi fisici e la modellizzazione matematica possano essere applicati per comprendere i sistemi biologici su diverse scale — dalle molecole ai microrganismi. Integra strumenti della meccanica statistica, della fisica della materia soffice e della termodinamica con conoscenze biologiche e prevede il confronto con tecniche sperimentali biofisiche. |
| Testi di riferimento |
-Philip Nelson-Biological Physics_ Energy, Information, Life-W. H. Freeman (2003) -Ken A. Dill, Sarina Bromberg-Molecular Driving Forces_ Statistical Thermodynamics in Biology, Chemistry, Physics, and Nanoscience-Garland Science (2010) |
| Obiettivi formativi |
Di seguito una descrizione degli obbiettivi formativi e delle competenze che saranno acquisite dagli studenti. Gli obiettivi generali e a lungo termine del corso nel curriculum di fisica sono: -fornire agli studenti gli strumenti concettuali e matematici necessari per modellizzare i sistemi biologici dal punto di vista del fisico; -promuovere il pensiero interdisciplinare integrando metodi della fisica statistica e della materia soffice con la biologia moderna; - preparare gli studenti alla ricerca o a carriere in biofisica, biologia dei sistemi o in aree interdisciplinari in cui la fisica incontra le scienze della vita; -sviluppare la capacità di tradurre domande biologiche in modelli quantitativi e predittivi. Le competenze e conoscenze specifiche che gli studenti dovrebbero acquisire entro la fine del corso sono: comprendere e applicare i principi fisici fondamentali (ad esempio diffusione, elasticità, entropia) ai sistemi biologici; valutare criticamente le ipotesi e le approssimazioni nei modelli biofisici; progettare e interpretare modelli fisici semplificati per sistemi biologici complessi. |
| Prerequisiti |
Lo studente dovrebbe possedere una preparazione adeguata in termodinamica, meccanica statistica, meccanica classica e metodi matematici di base (tipicamente acquisita nei primi due anni di un corso di laurea in Fisica). Una conoscenza preliminare della materia soffice e dei sistemi biologici è un valore aggiunto ma non è obbligatoria, in quanto il corso è progettato per fornire il contesto necessario. |
| Metodi didattici |
Il corso è organizzato in lezioni frontali in aula su tutti gli argomenti del programma. |
| Modalità di verifica dell'apprendimento |
L'esame prevede una prova orale. Tale prova orale consiste in un colloquio avente l'obiettivo di accertare il livello di conoscenza e la capacità di comprensione raggiunti dallo studente sui contenuti teorici e metodologici indicati nel programma. Nella prova orale si verifica la capacità dello studente di comunicare con chiarezza ed in modo autonomo i contenuti teorici dell'insegnamento. La prova orale dura circa 50 minuti, dipendendo anche dalla facilità di esposizione dello studente. Per informazioni sui servizi di supporto agli studenti con disabilità e/o DSA visita la pagina http://www.unipg.it/disabilita-e-dsa |
| Programma esteso |
Introduzione alla Fisica dei Sistemi Biologici -Panoramica dei sistemi biologici dal punto di vista del fisico, scale e complessità in biologia, scale temporali e spaziali fisiche e biologiche Meccanica Statistica in Biologia -Distribuzione di Boltzmann, funzione di partizione, sistemi a due stati ed equilibri di legame, energia libera, entropia e potenziale chimico Concetti di Materia Soffice -Polimeri e biopolimeri (DNA, proteine), elasticità e lunghezza di persistenza, transizioni di fase nei mezzi biologici Diffusione e Trasporto -Moto browniano ed equazione di Langevin, reazioni limitate dalla diffusione Introduzione alle Tecniche Biofisiche -Scattering di neutroni, diffrazione a raggi X, dicroismo circolare, light scattering Riepilogo di concetti di termodinamica per sistemi all’equilibrio: -equilibri di fase -equilibrio di reazione -miscele ideali e reali Modelli per descrivere i processi di aggregazione: -lipidi e surfattanti: struttura chimica e classificazione -tipologie di aggregati: morfologia, numero di aggregazione e concentrazione critica -Modello termodinamico, modello “della separazione di fase” e modello cinetico per l’aggregazione Processi di aggregazione e sistemi biologici: -struttura e funzione di membrane cellulari -diagrammi di fasi di lipidi puri e in miscela -tecniche biofisiche per lo studio di membrane: reflettività, spettroscopia di fluorescenza, NMR e EPR |
