Corso opzionale Laboratorio di Bioinformatica

6 cfu BIO/10 articolati in 2 Moduli da 3 CFU ciascuno.

Docenti: Stefano Pascarella, Allegra Via

 Gli orari del corso per l'AA 2023-2024 sono disponibili sulla pagina elearning e sul catalogo corsi di Sapienza

Il calendario completo degli esami è disponibile sul sito InfoStud

Il docente è disponibile per ricevere gli studenti previo appuntamento per posta elettronica.

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Obiettivi formativi

 

La Bioinformatica è la disciplina che si occupa dell’analisi e dell’attribuzione di significato biologico alla massa di dati biomolecolari disponibile fino ad oggi e rappresenta uno strumento imprescindibile nell’ambito delle attività di base e di ricerca biochimiche, biologico-molecolari, biomediche e biotecnologiche.

Il corso di Laboratorio di bioinformatica ha l’obiettivo di introdurre lo studente di biologia all’uso dei più comuni strumenti computazionali oggi in uso nelle analisi bioinformatiche di strutture di proteine e acidi nucleici e all’acquisizione di nozioni sul loro funzionamento.

Gli studenti che supereranno l’esame avranno acquisito le competenze e conoscenze nelle seguenti aree:

 

a) conoscenza e capacità di comprensione

-        comprensione della natura dei dati biomolecolari

-        comprensione della basi logiche dei più comuni programmi bioinformatici di analisi dati

-        capacità di elaborare analisi bioinformatiche di dati in ambito applicativo e di ricerca

 

b) capacità di applicare conoscenza e comprensione

-        capacità di utilizzare razionalmente ed efficacemente gli strumenti bioinformatici più comuni

-        individuare con efficacia lo strumento adatto alla soluzione di un determinato problema biologico

-        prefigurare il trasferimento dei risultati teorici alla pratica sperimentale

 

c) autonomia di giudizio

-        saper individuare i limiti di applicazione degli strumenti bioinformatici

-        saper interpretare e applicare criticamente i risultati ottenuti

 

d) abilità comunicative

-        saper illustrare la logica utilizzata per individuare lo strumento bioinformatico adatto a risolvere un problema biologico

-        saper comunicare e spiegare il significato dei risultati

 

e) capacità di apprendimento

-        le conoscenze di base per progredire autonomamente nell’apprendimento dell’uso e del funzionamento di strumenti bioinformatici più evoluti

 

 

Prerequisiti

 

Il corso opzionale si colloca nel secondo semestre del terzo anno. Per seguire con profitto, lo studente deve possedere:

-        nozioni di Chimica biologica (struttura delle proteine, concetto di enzima, basi del metabolismo)

-        nozioni di Biologia Molecolare (concetto di gene, genoma, struttura degli acidi nucleici, regolazione dell’espressione genica)

-        nozioni di base di statistica e teoria della probabilità (probabilità, distribuzione di probabilità, test statistici)

-        conoscenza di base dell’uso del calcolatore e di navigazione internet.

 

Contenuto dell’insegnamento

 

L’insegnamento prevede 48 ore di didattica frontale comprendente attività teorico-pratiche ed è articolato in due moduli da 3 cfu ciascuno

 

Lezioni frontali teorico-pratiche

 

Modulo 1 (24 ore)

  • Descrizione delle principali banche di dati biologiche e delle modalità di interrogazione (2 ore)
  • Confronto di due sequenze con algoritmi esatti ed euristici; confronto di due genomi (2 ore)
  • Matrici di punteggio (1 ora)
  • Ricerche in banche dati per somiglianza di sequenza (3 ore)
  • Metodi per calcolare allineamenti multipli di sequenze (4 ore)
  • Costruzione di profili e PSSM (2 ore)
  • Ricerche con profili in banche dati; banche dati di profili (2 ore)
  • Uso di programmi di grafica molecolare (4 ore)
  • Modellazione per omologia (4 ore)

Modulo 2 (24 ore)

  • Banche dati e web tools per la Bioinformatica Genomica
  • Nozioni di base di terminale Linux e programmazione bash
  • Analisi di reti in ambito genomico: esempi di applicazione
  • Browser genomici: scopi e esempi di uso dello UCSC Genome Browser
  • Tecnologie di Sequenziamento High-Throughput (HTS): tecniche, formati di dati e applicazioni
  • Analisi di espressione differenziale: scopi e modalità

 

Modalità di svolgimento dell’insegnamento

La frequenza delle lezioni dell’insegnamento non è obbligatoria. Il corso è strutturato in lezioni teorico-pratiche che si tengono in un’aula informatizzata. L’aula è coperta dal segnale WiFi Sapienza e pertanto gli studenti possono utilizzare anche il proprio computer portatile per la parte pratica delle lezioni.

La parte teorica viene illustrata attraverso presentazioni PowerPoint e videoproiezione di navigazione in siti internet. La parte pratica viene svolta contestualmente a quella teorica utilizzando sul proprio computer o sui computer disponibili in aula i siti che mettono a disposizione i metodi bioinformatici descritti. La parte pratica è interattiva e permette la discussione e l’analisi dei risultati dell’esercizio pratico svolto insieme al docente. Il sito elearning2.uniroma1.it contiene il materiale mostrato durante la lezione e le esercitazioni pratiche che possono così essere ripetute autonomamente e indipendentemente dallo studente anche da remoto.

 

Modalità di valutazione

La  prova d’esame ha l’obiettivo di verificare il livello di abilità acquisita nel selezionare e utilizzare gli strumenti illustrati durante il corso. La valutazione è espressa in trentesimi (voto minimo 18/30, voto massimo 30/30 con lode).

L’esame si articola in una prova pratica e in un breve colloquio. La prova pratica consiste nella risoluzione di tre problemi attraverso l’uso di programmi bioinformatici mentre il colloquio verte sulla discussione dell’elaborato e su argomenti teorici generali. La votazione finale tiene conto delle due prove.

Le nuove modalità didattiche introdotte con le norme anticovid hanno richiesto un adattamentro dell'esame. Il colloquio è svolto di fronte al computer e allo/a studente/essa viene proposto un problema da risolvere attraverso l'applicazione degli strumenti bionformatici appresi durante il corso. Il /la candidato/a deve saper spiegare la logica di funzionamento dei programmi selezionati e sapere interpretare i risultati.

Testi consigliati

Pascarella, Paiardini – “Bioinformatica: dalla sequenza alla struttura delle proteine”, Zanichelli

Tutto il materiale didattico depositato presso  il sito elearning2.uniroma1.it