Università degli studi dell'Insubria

FISIOLOGIA E BIOFISICA MOLECOLARE E APPLICATA

A.A. di erogazione 2017/2018
Insegnamento obbligatorio

 (A.A. 2017/2018)

Docenti

Anno di corso: 
1
Tipologia di insegnamento: 
Caratterizzante
Settore disciplinare: 
FISIOLOGIA (BIO/09)
Crediti: 
6
Ciclo: 
Secondo Semestre
Ore di attivita' frontale: 
56
Dettaglio ore: 
Lezione (40 ore), Esercitazione (16 ore)

OBIETTIVI DELL’INSEGNAMENTO
Presentazione
L’insegnamento prende in considerazione alcuni aspetti della fisiologia e della biofisica a livello cellulare e molecolare che abbiano potenziali applicazioni biotecnologiche, in particolare saranno studiate proteine di membrana, proteine fluorescenti, tecniche avanzate di elettrofisiologia, fluorescenza, optogenetica.

Obiettivi formativi
L’obiettivo formativo è l’acquisizione della capacità critica di comprendere nel dettaglio pubblicazioni che riportino ricerche recenti che trattino lo studio delle proteine di membrana, in particolare di canali ionici, trasportatori, recettori iono e metabotropici, tecniche di elettrofisiologia, di bioimaging e di optogenetica e relative applicazioni, proteine fluorescenti, fluorofori e delle tecniche per il loro monitoraggio, allo scopo di elaborare un progetto di ricerca complesso frutto dello studio degli argomenti trattati utilizzando la letteratura specializzata.

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI

E’ attesa l’acquisizione da parte dello studente di conoscenze approfondite relative a queste tematiche nonché della capacità di discutere e proporre tecniche e approcci scientifici per risolvere problemi biologici complessi. La preparazione e la presentazione orale di un progetto che colleghi gli argomenti trattati ai fini di produrre una applicazione biotecnologica ha l’obiettivo di migliorare le capacità di comunicazione scientifica dello studente e di avvicinarlo alla risoluzione di problemi applicativi della ricerca

Conoscenza e capacità di comprensione

Acquisizione di consapevole autonomia di giudizio con riferimento a: valutazione, interpretazione e contestualizzazione della presentazione scientifica di un problema, interpretazione dei dati e analisi delle tecniche utilizzate.
Acquisizione di adeguate competenze e strumenti per l’acquisizione e l’analisi di dati tramite tecniche complesse e programmi in uso nei laboratori di ricerca

Acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione scientifica con riferimento a: preparazione di un progetto complesso e presentazione dello stesso.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Sviluppare la capacità di riconoscere e contestualizzare informazioni scientifiche sperimentali riportandole ad un contesto applicativo.

L’insegnamento richiede la conoscenza a livello di laurea triennale della struttura dell’atomo, delle principali leggi dell’elettromagnetismo e dell’ottica, delle basi di fisiologia generale e cellulare delle basi di biologia molecolare. E’ indispensabile una buona conoscenza della lingua inglese.

L’energia, Concetti di energia interna, energia libera di Gibbs ed Helmholtz, Entalpia, le leggi della termodinamica, il concetto di potenziale (elettrico chimico, meccanico), equazione di Boltzman.
Fenomenologia dei flussi: diffusione, permeabilità, legge di Fick
Biofisica delle membrane cellulari (Eq. Nerst, Potenziale di equilibrio, potenziale di riposo,equazione di Goldman–Hodgkin–Katz).
Composizione delle membrane biologiche, curvature di membrana, Lipid raft e micordomino.
Permeazione e trasporto: trasportatori, e canali ionici: classificazione, relazioni struttura funzione, determinanti strutturali delle funzioni.
Approfondimenti su biofisica dei trasportatori SLC, recettori del glutammato e dei canali TRP.
Voltage e patch clamp, Voltage clamp fluorimetry, optogenetica.
Espressione eterologa in linee cellulari e oociti di Xenopus,
Proteine fluorescenti e fluorofori e indicatori fluorescenti.
Aspetti applicativi: costruzione di canali attivati dalla luce, ruolo dei recettori metabotropici e ionotropici nell’attività sinaptica, studio con tecniche avanzate del potenziamento a lungo termine; ruolo dei canali calcio, degli scambiatori, delle pompe e della calsequestrina nello studio dell’attività cardiaca; nanobio technology, studio dell’interazione tra membrane e nanoparticelle; sviluppo di metodi alternativi all’utilizzo dell’uptake radioattivo nello studio dei trasporti di membrana.
Acquisizione dei dati: scelta dei parametri, delle unità di misura, numero di campioni, convertitori DAC, frequenza di campionamento, aliasing.
Indicazioni per la stesura di progetto di ricerca

Il corso prevede lezioni frontali (5 CFU) ed di attività sperimentale di laboratorio (1 CFU).
Nelle ore di lezione frontale, il trattamento degli argomenti è svolto con l’ausilio di presentazioni proiettate in aula, integrate da seminari in aula o on line in lingua inglese di ricercatori con ruoli rilevanti nei settori relativi agli argomenti del corso.
Il modulo di Laboratorio Didattico si terrà nei laboratorio di Biologia sperimentale, nei laboratori di ricerca di fisiologia cellulare e molecolare e nei laboratori informatici della sede didattica in via Monte Generoso. Nel corso del modulo di laboratorio sarà proposta l’analisi della funzione di una proteina di membrana attraverso diversi approcci, elettrofisiologici, biochimici e tramite utilizzo di probe fluorescenti. I dati raccolti saranno analizzati con programmi avanzati per l’interpretazione dei dati e per la trasformazione grafica degli stessi. Nel corso del modulo di laboratorio è assicurata l’assistenza in aula da parte del docente e di uno o più esercitatori. Si ricorda agli studenti che la frequenza dei laboratori didattici è obbligatoria e che è consentita l’assenza solo per un numero di ore non superiori al 25% dello svolgimento del programma didattico di laboratorio, sono permesse, ma fortemente sconsigliate 4 ore di assenza al massimo.

L’apprendimento viene verificato mediante la presentazione orale di un progetto di ricerca a cui segue un approfondita discussione, finalizzata all’accertamento dell’acquisizione da parte dello studente degli argomenti trattati a lezione e presentati nel progetto. Un progetto coerente che sviluppi in modo critico nuove strategie per la soluzione di un problema o per la verifica di un ipotesi permette di accertare la capacità di analisi critica e di autonomia di giudizio e verificare la conoscenza degli argomenti del corso.
Nel corso della prova orale è inoltre previsto l’accertamento delle conoscenze acquisite nel modulo di laboratorio didattico, mediante la discussione dei dati raccolti e analizzati. Il giudizio finale terrà conto delle conoscenze degli argomenti trattati a lezione, delle capacità di motivare adeguatamente le proposte, le affermazioni, presentate nel progetto, l’interpretazione critica dei dati presentati e della loro analisi. La valutazione complessiva comporta l’attribuzione di un voto finale espresso in trentesimi.

Taglietti e Casella Fisiologia e biofisica delle cellule Edises- ISBN 9788879598682

Il materiale didattico per le lezioni frontali di questo corso viene periodicamente aggiornato e consiste nelle slides che vengono presentate a lezione dal docente, nei supporti audiovisivi proiettati in aula e negli articoli scientifici inerenti gli argomenti trattati a lezione.
Per il modulo di laboratorio, vengono forniti protocolli ed il programma sperimentale delle singole sessioni, eventualmente integrati da articoli scientifici.
Tutto il materiale didattico sopra citato viene messo a disposizione degli studenti sulla piattaforma e-learning.

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A.A. 2018/2019

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE

A.A. 2016/2017

Anno di corso: 1
Curriculum: PERCORSO COMUNE