Richiami di biochimica delle macromolecole di interesse biologico (proteine, acidi nucleici), stechiometria e cinetica delle reazioni biochimiche.

Cinetica enzimatica. Cinetiche enzimatiche semplici (Michaelis-Menten). Approssimazione quasi-stazionaria e sua interpretazione dinamica e perturbativa in termini di varietà lente.
Rappresentazioni linearizzate. Inibizione enzimatica. Cinetica in presenza di substrati multipli. Enzimi allosterici. Approcci sequenziale e simmetrico. Determinazione della
velocità di reazione per cinetiche allosteriche omotrope ed eterotrope dal modello simmetrico. Esempi: glicolisi e fenomeni di oscillazioni biochimiche.
Reti di reazione e regolazione biochimiche in presenza di enzimi allosterici.

Cinetica enzimatica in presenza di enzimi immobilizzati: interazione tra processi reattivi e trasporto. Fenomenologia del trasporto
in presenza di matrici solide: strato limite e flussi di materia all'interno di particelle porose. Modellizzazione dei processi
enzimatici in presenza di supporti non-porosi e porosi. Matrici porose: fattore di efficienza. Effetti di instabilità
(molteplicità di stati stazionari) in presenza di cinetiche inibite da substrato. Metodi di shooting per la soluzione dei corrispondenti problemi ai valori al contorno.

Approcci probabilistici alla cinetica enzimatica in presenza di un limitato numero di molecole: Master equation cinetica.


Regolazione trascrizionale in batteri: il modello di Monod dell'operone. Il caso degli operoni lac e trp. Modellizzazione della regolazione
operonica.

Crescita di popolazioni (procariote e eucariote) e di linee cellulari. Modelli strutturati e non strutturati. Modelli
descrittivi e contenenti parametri di controllo. Crescita di biomassa in un reattore discontinuo. Influenza dei substrati:
l'approccio di Monod basato su velocità di crescita specifiche e fattori di resa.
Analisi di reattori discontinui contenenti microorganismi. Fenomeni di predazione: il modello descrittivo di Volterra-Lotka
e modelli limitati da substrato per l'interazione tra batteri e protozoi in un rettore a flusso. Crescita aerobica.

Modelli continui di crescita di linee cellulari: modelli per età e modelli basati su parametri cellulari. Fenomeni transpienti
e desincronizzazione di linee cellulari. Loro interpretazione spettrale.
Citometria e analisi dei dati citofluorometrici.


Richiami di teoria dei sistemi dinamici. Sistemi lineari. Caratterizzazione qualitativà: punti di equilibrio, orbite periodiche (centrali, cicli linee) e fenomeni
più complessi (quasiperiodicità e caos). Sistemi non lineari e stabilità lineare. Cenni sui fenomeni di biforcazione. Biforcazioni elementari di punti di
equilibrio: sella-nodo, transcritica e a forcone. Biforcazione di Hopf e insorgenza di cicli limite.

1) J. Bailey and D. F: Ollis, Biochemical engineering fundamentals
(McGraw-Hill, New York, 1976).

2) Appunti distribuiti dal docente.

3) Mark Ptashne and A. Gann, Geni e Segnali (Zanichelli, Bologna, 2004).