BIOINFORMATICA

Obiettivi formativi

L'insegnamento è costituito da due moduli: "Biologia Strutturale" e "Bioinformatica Strutturale", ciascuno da 3 CFU, per un totale di 6 CFU. Gli obiettivi formativi sono stati definiti per fornire agli studenti una conoscenza approfondita e integrata delle strutture biologiche e degli strumenti bioinformatici utilizzati per analizzarle, con particolare attenzione alle applicazioni in campo farmaceutico. Obiettivi Generali del Corso: Competenza Interdisciplinare: Contribuire alla formazione di professionisti che sappiano integrare le conoscenze di biologia e bioinformatica strutturale e applicare queste conoscenze integrate nella ricerca e sviluppo di nuovi farmaci. Capacità Analitica e Critica: Sviluppare la capacità di analizzare criticamente le strutture molecolari e le interazioni biologiche attraverso approcci sperimentali e computazionali. Questo insegnamento mira nel contesto dell’intero corso di Biotecnologie Farmaceutiche a fornire quelle conoscenze specifiche utili a preparare gli studenti ad affrontare le sfide scientifiche e tecnologiche nell'ambito delle biotecnologie farmaceutiche, fornendo loro gli strumenti necessari per contribuire efficacemente alla ricerca e allo sviluppo di nuove terapie. Obiettivi Formativi: Modulo 2: Bioinformatica Strutturale (3 CFU) Preliminare: comprendere il contesto biologico ed evolutivo come presupposto delle analisi bioinformatiche 1. Strumenti e Tecniche Bioinformatiche per l'Analisi Strutturale: • Conoscenza e uso dei principali database di interesse della bioinformatica • Comprendere e applicare i principali strumenti di allineamento di sequenze e ricerca in banche dati e saper interpretare criticamente i risultati • Comprendere e applicare i principali strumenti di previsione e analisi di strutture tridimensionali basati sulla sequenza inclusi cenni al machine learning e alle sue applicazioni in bioinformatica • Saper utilizzare le funzioni di base di strumenti integrati di analisi di sequenze e struttura 2. Modellazione Molecolare e Simulazioni: • Saper utilizzare le funzioni di base dei principali strumenti di grafica molecolare e analisi strutturale: ChimeraX o PyMOL • Apprendere le basi teoriche della modellazione molecolare, inclusa la predizione strutturale tramite omologia e de novo e uso delle relative risorse. • Comprendere i concetti di base della dinamica molecolare 3. Analisi Computazionale e Interpretazione dei Dati: • Sviluppare abilità nell'analisi dei dati strutturali utilizzando metodi computazionali. • Comprendere i limiti delle tecniche e i campi di applicazione • Interpretare i risultati delle analisi bioinformatiche e integrare tali informazioni per applicarle a problemi biotecnologici e farmaceutici.

Canale 1
STEFANO PASCARELLA Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
- 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) - Modelli di Markov Nascosti (HMM) e uso per ricerche in banche dati, allineamento di sequenze, previsione di strutture proteiche, previsione di geni (2 ore) - Reti neurali e algoritmi di classificazione automatica; applicazione alla previsione di strutture secondarie, dell’accessibilità al solvente, peptidi segnale, epitopi antigenici, zone di interazione proteina-proteina (2 ore) - Uso di programmi di grafica molecolare (2 ore) - Modellazione per omologia (2 ore)
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.
Testi di riferimento
Il materiale didattico è disponibile sul sito elearning sotto forma di videolezioni e file pdf. Durante il corso saranno utilizzati server disponibili su rete e programmi gratuiti. Testo facoltativo: Pascarella Paiardini, Bioinformatica, Zanichelli
Modalità 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. Le modalità effettive saranno decise in base alle vigenti norme anticovid.
Frequenza
La frequenza è facoltativa ma fortemente consigliata
Modalità di esame
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.
Bibliografia
Loman, N., Watson, M. So you want to be a computational biologist?. Nat Biotechnol 31, 996–998 (2013). https://doi.org/10.1038/nbt.2740
Modalità di erogazione
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. Le modalità effettive saranno decise in base alle vigenti norme anticovid.
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoBiotecnologie Farmaceutiche
  • CurriculumCurriculum unico
  • Anno1º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDBIO/10
  • CFU3