Insegnamento TECNICHE AVANZATE

Corso
Biotecnologie molecolari e industriali
Codice insegnamento
55A02112
Curriculum
Comune a tutti i curricula
Docente
Paolo Foggi
CFU
12
Regolamento
Coorte 2023
Erogato
2023/24
Tipo insegnamento
Obbligatorio (Required)
Tipo attività
Attività formativa integrata

BIOLOGICAL COMPLEX SYSTEMS

Codice A003090
CFU 6
Docente Pier Luigi Gentili
Docenti
  • Pier Luigi Gentili
Ore
  • 42 ore - Pier Luigi Gentili
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche
Settore CHIM/02
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO, INGLESE
Contenuti Complessità Naturale e Complessità Epistemologica: connessioni.
Gli esseri viventi come esempi di Sistemi Complessi.
Principi e tecniche di indagine di Sistemi Complessi.
Testi di riferimento P. L. Gentili, “Untangling Complex Systems: A Grand Challenge for Science”, CRC Press, 2018, ISBN 9781466509429.
Obiettivi formativi Il modulo di “Sistemi Biologici Complessi” rappresenta l’unico insegnamento di Termodinamica di non-equilibrio e di dinamica non-lineare per gli studenti della Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari ed Industriali.
L’obiettivo principale di questo modulo è quello di fornire agli studenti le basi concettuali e metodologiche per affrontare l’indagine di Sistemi Complessi ed in particolare del fenomeno Vita. Le principali conoscenze che devono esser acquisite da parte dello studente sono:
• criteri evolutivi dei sistemi bio-chimico-fisici fuori dall’equilibrio;
• auto-organizzazione;
• determinismo caotico e strutture frattaliche;
• Complessità Naturale e Computazionale.
Le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di:
• comprendere le proprietà chimico-fisiche degli esseri viventi;
• possedere i paradigmi e le tecniche computazionali necessari per studiare il comportamento degli esseri viventi a livello molecolare ed ecologico;
• apprezzare i limiti conoscitivi quando si trattano processi deterministici caotici;
• caratterizzare le strutture frattaliche negli esseri viventi.
Prerequisiti Conoscenza della Termodinamica di equilibrio.
Metodi didattici L’insegnamento dei concetti proposti in questo modulo consisterà in 42 ore di lezioni frontali in cui il docente testerà costantemente l’apprendimento da parte degli studenti per mezzo di domande. La spiegazione di alcuni argomenti verrà assistita dalla proiezione di video e da simulazioni che potranno esser eseguite da ogni studente per mezzo di software che sono disponibili in rete.
Altre informazioni Per chiarimenti, contattare il docente
Modalità di verifica dell'apprendimento L’apprendimento degli argomenti del corso è testato attraverso una prova orale con domande inerenti i contenuti svolti nella parte frontale del corso. Le domande riguarderanno i principi della Termodinamica di non-equilibrio e della dinamica non-lineare. Gli studenti e le studentesse dovranno dimostrare di aver acquisito le metodologie ed i principi indispensabili per affrontare l’indagine dei Sistemi Complessi. La prova orale durerà tra i 30 e 40 minuti.
Gli studenti e le studentesse con disabilità e/o con DSA sono invitati/e a visitare la pagina dedicata agli strumenti e alle misure previste e a concordare preventivamente quanto necessario con il/la docente (https://www.unipg.it/disabilita-e-dsa).
Programma esteso Gli argomenti che sono trattati sono i seguenti:
1) Introduzione alla Complessità Naturale. Proprietà dei Sistemi Complessi e degli esseri viventi.
2) Rivisitazione approfondita del II Principio della Termodinamica.
3) Termodinamica di non-equilibrio. Flussi e Forze. Regimi lineare e non-lineare. Produzione di entropia e criteri di evoluzione per sistemi fuori dall'equilibrio.
4) Analisi lineare di stabilità degli stati stazionari: stati stabili, instabili ed oscillanti.
5) Reazioni chimiche e biochimiche oscillanti, onde chimiche. Strutture di Turing.
6) Approfondimenti sulle dinamiche in regime non-lineare: Biforcazioni e Determinismo Caotico.
7) Strutture frattaliche.
8) Sfide della Complessità Naturale ed Epistemologica.
Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile L'Agenda 2030 include sfide globali. Per affrontare queste sfide globali è necessario conoscere i Sistemi Complessi. Questo corso fornisce contenuti e metodologie importanti per la comprensione dei Sistemi Complessi e quindi favorisce il raggiungimento degli obiettivi dell'Agenda 2030.

TECNICHE SPETTROSCOPICHE APPLICATE

Codice GP004122
CFU 6
Docente Paolo Foggi
Docenti
  • Paolo Foggi
  • Marco Paolantoni (Codocenza)
Ore
  • 37 ore - Paolo Foggi
  • 5 ore (Codocenza) - Marco Paolantoni
Attività Caratterizzante
Ambito Discipline chimiche
Settore CHIM/02
Tipo insegnamento Obbligatorio (Required)
Lingua insegnamento ITALIANO
Contenuti Tecniche spettroscopiche per la determinazione di strutture molecolari di interesse biologico.
Testi di riferimento Dispense
Obiettivi formativi Fornire agli studenti una visione integrato delle tecniche per la determinazione di strutture molecolari.
Prerequisiti Nessuno
Metodi didattici lezioni frontali ed esercitazioni di laboratorio
Altre informazioni contattare il docente
Modalità di verifica dell'apprendimento esame orale
Programma esteso 1. Struttura della proteine. Rappresentazione mediante i diagrammi di Ramachandran. Alfa-eliche e beta-sheet.
2. Spettroscopia NMR. Principi generali. La spettroscopia H-NMR lineare. Tecniche risolte in frequenza e tecniche pulsate. Il Free Induction Decay. Vari meccanismi di rilassamento. La trasformata di Fourier.
3. Spettroscopia NMR bidimensionale. NOESY e COSY.
4. Attività ottica e spettroscopia di dicroismo circolare. Principi generali ed applicazione alle biomolecole. Il legame peptidico e relazione fra spettri CD e struttura secondaria.
5. Diffusione della luce e determinazione del volume molecolare. Light scattering.
6. La spettroscopia Raman. Principi generali. La spettroscopia Raman di Risonanza. Applicazioni nelle varie regioni spettrali. Legame peptidico, aminoacidi aromatici, gruppo eme.
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