1. Un problema paradigmatico: il conteggio dei fotoni incidenti sulla retina. La probabilita' di "vedere" un fascio di fotoni incidenti. Esistenza di una soglia. Transizioni conformazionali nelle macromolecole. Trasduzione biochimica del segnale. Cooperativita' e modulazione della risposta. Enzimi e amplificazione del segnale. Riduzione del rumore. 2. Cammini aleatori in biologia Diffusione ed efficienza del trasporto diffusivo. Limite di Berg-Purcell. Diffusione con drift. Teorema di fluttuazione-dissipazione. Polimeri e teoria di Flory. 3. Sistemi a due stati Modello di Monod-Wyman-Changeaux. Reazioni chimiche, legge di Arrhenius, problema di Kramers. Motori molecolari. Rumore molecolare. Switch biochimici. Chemotassi e motilita' batterica. 4. Panorami aleatori di energia nei sistemi biologici Riconoscimento di sequenze. Interazioni proteine-DNA, termodinamica e cinetica. REM. Densita' degli stati di un eteropolimero aleatorio. Copying biologico. 5. Rumore vs Flusso di informazione nei sistemi biologici Entropia e informazione. Informazione e fitness nella crescita batterica. Regolazione trascrizionale, circuiti genici. Flusso ottimale di informazione in circuiti genici e nello sviluppo embrionale.

Una buona parte del corso (ca. 2/3) si basa su W Bialek: Biophysics: Searching for Principles (Princeton UP) Per alcuni argomenti si utilizzeranno tuttavia altre fonti specificate di volta in volta, come – DA Beard & H Qian: Chemical biophysics (Cambridge UP) – H Berg: Random walks in biology (Princeton UP) – D Chandler: Introduction to modern statistical mechanics (Oxford UP) – CW Gardiner: Handbook of stochastic methods for physics, chemistry and the natural sciences (Springer) - articoli su riviste