Obiettivi formativi
Conoscenze e capacità di comprendere: Il corso è soprattutto finalizzato all’acquisizione di competenze pratiche nell’uso del computer in ambito biologico. Saranno impartiti concetti teorici di base necessari per la comprensione delle applicazioni informatiche e bioinformatiche.
Capacità di applicare conoscenze: attraverso esercitazioni pratiche sotto la guida del docente, gli studenti avranno la possibilità di acquisire abilità pratiche sull’utilizzo di programmi di “produttività individuale” e sull’utilizzo dei più importanti programmi di bioinformatica.
Capacità comunicative: attraverso esempi, verrà illustrato agli studenti come riportare i risultati di analisi al computer in un elaborato scritto costituito da testo e immagini e come organizzare i propri risultati in una presentazione multimediale
Prerequisiti
Conoscenze elementari di biologia a livello molecolare. Rudimenti di utilizzo del calcolatore.
Contenuti dell'insegnamento
Insegnamento di Abilità informatiche e bioinformatiche (6 CFU).
Nella prima parte verranno impartiti concetti di base sull’uso del computer e gestione dei file, e nozioni pratiche dell'utilizzo di sistemi operativi con interfaccia grafica. Verranno inoltre effettuate esercitazioni su applicazioni per elaborazione testi, utilizzo fogli di elettronici, preparazione di presentazioni multimediali
Nella seconda parte verranno introdotti significato e ambiti della bioinformatica e verranno discusse le analisi delle sequenze e strutture di DNA e proteine. Gli studenti saranno resi famigliari con le principali banche dati di macromolecole biologiche e saranno illustrate le più comuni tecniche di analisi bioinformatica.
Programma esteso
Argomenti del corso:
Abilità informatiche
Concetti di base: significato e ambiti dell'informatica.
Uso del computer e gestione dei file: nozioni pratiche dell'utilizzo di sistemi operativi con interfaccia grafica.
Applicazioni di uso generale: nozioni pratiche di elaborazione testi, utilizzo fogli di elettronici, preparazione di presentazioni multimediali.
Reti informatiche: nozioni pratiche di utilizzo del World Wide Web.
Abilità bioinformatiche
Introduzione alla bioinformatica: significato e ambiti della bioinformatica. Oggetti della bioinformatica: sequenze di DNA e proteine,strutture di DNA e proteine. Evoluzione nel tempo dell'informazione biologica.
Banche dati di sequenze biologiche: definizione e scopo delle banchedati; principali banchedati di DNA (GenBank, DDBJ, EMBL) e di proteine (SwissProt, Pir). Interrogazione e consultazione delle banchedati. Sintassi del formato FASTA per le sequenze.
Confronto di sequenze: significato e scopi dell'allineamento di sequenze; allineamento a coppie. Algoritmi locali e globali di allinemanto. Penalita per l'inserimento gap e per allungamento gap. Matrici di sostituzioni aminoacidiche. Uso dei programmi Needle e Water.
Ricerca di omologia: significato dell'omologia. Misure della significatività dell'allineamento. Programmi per la ricerca di omologia in bancadati. Uso del programma Blast e lettura del risultato della ricerca di omologia.
Allineamento multiplo e filogenesi: utilizzi dell'allinemento multiplo. Uso del programma ClustalX. Visualizzazione dell'allineamento multiplo. Uso del programma GeneDoc. Ricostruzione filogenetica con l'algoritmo di neighbor-joining implementato in Clustal. Visualizzazione di alberi filogenetici con il programma Treeview
Predizione delle caratteristiche biochimiche delle proteine: catteristiche chimico-fisiche delle proteine. Uso del programma ProtParam. Predizione della localizzazione cellulare delle proteine. Uso dei programmi PSort e SignalP. Struttura delle proteine. Consultazione della banca dati di strutture PDB. Visualizzazione delle strutture con il programma Rasmol
Bibliografia
Anna Tramontano: Bioinformatica. Zanichelli ed.
Metodi didattici
Le lezioni di abilità informatiche saranno svolte soprattutto attraverso esercitazioni pratiche che prevedono l’utilizzo del computer da parte degli studenti. Verrà illustrato il funzionamento delle principali applicazioni per la produttività individuale: elaborazione testi, fogli elettronici e presentazioni multimediali.
Una parte delle lezioni riguardanti le abilità bioinformatiche verterà su argomenti teorici attraverso una trattazione dei concetti di base della materia. Le lezioni teoriche saranno alternate ad esercitazioni rivolte all’utilizzo pratico delle più comuni applicazioni bioinformatiche. Durante queste lezioni gli studenti saranno addestrati a ricercare informazioni biologiche in banca dati e a risolvere i più comuni problemi di analisi di sequenza.
Durante le esercitazioni pratiche gli studenti avranno modo di seguire passo passo l’utilizzo del computer da parte del docente e di replicare operazioni e comandi sulla propria postazione individuale.
Modalità verifica apprendimento
Per verificare le competenze generali di informatica gli studenti dovranno svolgere in modo autonomo e presentare al docente un elaborato costituito da una relazione scientifica comprendente testo e figure, una tabella di calcolo, e una breve presentazione multimediale.
Le abilità bioinformatiche saranno verificate attraverso una prova individuale al computer che prevede la soluzione di alcuni problemi biologici attraverso applicazioni bioinformatiche. La comprensione dei concetti di base di bioinformatica sarà verificata attraverso un breve colloquio orale.
Altre informazioni
Il corso si avvale di un’aula per le esercitazioni pratiche attrezzata con 35 postazioni di calcolo collegate ad Internet e dotate dei programmi informatica e bioinformatica discussi durante il corso. Durante le lezioni saranno utilizzati solamente applicazioni e programmi di pubblico dominio.
