Finalità del corso:
Il corso di propone di introdurre gli studenti ad alcune applicazioni di idee e modelli della fisica statistica a fenomeni biologici. L'accento è posto sui fenomeni cooperativi, sia all'equilibrio termico che fuori di esso, nei polimeri e nei biopolimeri, che vengono modellizzati come sistemi interagenti con molti gradi di libertà.


Aims of course:
The course aims to introduce the students to some application of ideas and models from statistical physics to biological phenomena. The emphasis is on cooperative phenomena, both at and off thermal equilibrium, in polymers and biopolymers, modeled as interacting systems with many degrees of freedom

Programma del corso:
Richiami di meccanica statistica.
Cammini aleatori e diffusione. Equazioni di Langevin e Fokker-Planck. Barriere di energia libera, equazione di Smoluchowski, teoria di Kramers.
Polimeri: catena ideale, rigidità, volume escluso, polimeri in soluzione, transizione theta.
Biopolimeri: proteine, DNA, RNA. Sequenza e struttura. Transizioni elica-coil, di ripiegamento e denaturazione.
Elasticità dei polimeri, tiraggio delle macromolecole.
Fluttuazioni di non equilibrio e teoremi di fluttuazione.

Course contents:
Short review of statistical mechanics.
Random walks and diffusion. Langevin and Fokker-Planck equations. Free energy barriers, Smoluchowski equation, Kramers theory.
Polymers: ideal chain, bending rigidity, excluded volume, polymer in a solvent, theta transition.
Biopolymers: proteins, DNA, RNA. Sequence and structure. Helix-coil, folding and denaturation transitions.
Polymer elasticity, stretching of macromolecules.
Nonequilibrium fluctuations and fluctuation theorems.