BIOINFORMATICA

Obiettivi formativi

La complessità e la quantità di dati biomolecolari e genomici oggi disponibili richiedono l’uso di metodi computazionali sia per la loro gestione che, soprattutto, per l’estrazione di informazione biologica e funzionale. La Bioinformatica è la disciplina che si occupa dell’analisi e dell’attribuzione di significato biologico alla massa di dati molecolari disponibile fino ad oggi e rappresenta uno strumento imprescindibile nell’ambito delle attività biochimiche, biologico-molecolari, biomediche e biotecnologiche. Il corso di Bioinformatica ha l’obiettivo di introdurre lo studente di Biotecnologie alla comprensione delle basi logico-matematiche e algoritmiche dei più comuni strumenti computazionali oggi in uso nelle analisi bioinformatiche di strutture di proteine e acidi nucleici e all’acquisizione delle capacità di utilizzo pratico. Gli studenti che supereranno l’esame saranno avranno acquisito le competenze e conoscenze nelle seguenti aree: a) conoscenza e capacità di comprensione della natura dei dati biomolecolari e relative banche dati della logica sottostante gli algoritmi dei programmi bioinformatici di analisi dati più diffusi di elaborare processi anche complessi di analisi bioinformatiche di dati in ambito applicativo e di ricerca b) capacità di applicare conoscenza e comprensione capacità d i interrogare le banche dati e recuperare l’informazione desiderata capacità di utilizzare razionalmente ed efficacemente gli strumenti bioinformatici più diffusi e significativi individuare con efficacia lo strumento adatto alla soluzione di un determinato problema applicare soluzioni complesse progettare il trasferimento dei risultati nella pratica sperimentale biotecnologica c) autonomia di giudizio saper individuare i limiti di applicazione degli strumenti bioinformatici saper interpretare e applicare criticamente e correttamente i risultati ottenuti d) abilità comunicative saper illustrare la logica utilizzata per sviluppare una soluzione a un problema bioinformatico saper comunicare e spiegare il significato dei risultati dei programmi bioinformatici e) capacità di apprendimento acquisire le conoscenze di base per progredire autonomamente nell’apprendimento dell’uso e del funzionamento di strumenti più avanzati di bioinformatica

Canale 1
STEFANO PASCARELLA Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
- Descrizione delle principali banche di dati biologiche e delle modalità di interrogazione - Confronto di due sequenze con algoritmi esatti ed euristici; confronto di due genomi - Matrici di punteggio - Ricerche in banche dati per somiglianza di sequenza - Metodi per calcolare allineamenti multipli di sequenze - Costruzione di profili e PSSM - Ricerche con profili in banche dati; banche dati di profili - Modelli di Markov Nascosti (HMM) e uso per ricerche in banche dati, allineamento di sequenze, previsione di strutture proteiche, previsione di geni - 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 - Uso di programmi di grafica molecolare - Modellazione per omologia e ab-initio (AlphaFold) -
Prerequisiti
Il corso opzionale si colloca nel primo semestre del primo anno, 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. Si utilizzeranno risorse disponibili in rete e programmi gratuiti indicati durante il corso. 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 nella discussione (15') di un progetto assegnato allo studente/essa e in un breve colloquio su argomenti teorici.
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.
  • Codice insegnamento1017325
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoBiotecnologie e Genomica per l'industria e l'ambiente
  • CurriculumCurriculum unico
  • Anno1º anno
  • Semestre1º semestre
  • SSDBIO/10
  • CFU6
  • Ambito disciplinareDiscipline biologiche