Basi di dati - Università degli Studi di Udine

PROGRAMMI DEL CORSO DI LAUREA IN
Biotecnologie
a.a. 2007/2008
Algoritmi e strutture dati
Docente: Prof. Serafini Paolo
Crediti: 5
Finalità : Il corso introduce lo studente ai concetti che stanno alla base dell'elaborazione dei dati da
parte di un calcolatore. Infatti i dati devono essere presentati al calcolatore secondo opportune strutture
ed elaborati secono modalità precisamente definite e che si applicano a classi di dati dello stesso tipo.
Gli algoritmi sono appunto le modalità secondo cui un calcolatore elabora i dati. Essenziale è
comprendere come le risorse di tempo e di spazio vengano impiegate da un algoritmo per capire se
l'elaborazione possa essere praticamente portata a termine (cioè in tempi ragionevoli e senza eccedere
la memoria disponibile nel calcolatore). Il comportamento di un algoritmo dipende non solo dalla
natura del problema i cui dati si devono elaborare ma anche da come questi vengono strutturati.
Verranno quindi presentate le strutture dati più comunemente usate ed alcuni degli algoritmi che più
frequentemente compaiono nell'elaborazione di grandi quantità di dati. Il corso sarà concluso da una
presentazione di alcuni problemi che serviranno come paradigma nella risoluzione di particolari tipi di
problemi di biologia computazionale.
Programma:
Algoritmi: Definizione, Misura della complessità , Classi di Complessità .
Complessità di problemi: Problemi di decisione, Classe P, Trasformazioni di problemi, Classe NP,
Problemi NP-completi. Strutture dati: Specifica di una struttura dati, Implementazione di una struttura
dati, Efficienza dell'implementazione, Strutture dati elementari: pile, code, alberi, alberi binari di
ricerca. Equazioni ricorsive: Fattoriale, Numeri di Fibonacci, Formule esplicite, Master Theorem.
Algoritmi di Ordinamento: Inserzione, Bubblesort, Quicksort, Mergesort, Heapsort, Radixsort.
Programmazione dinamica: Principio di ottimalità , Equazione di Bellman, Cammini minimi e
massimi, Algoritmo di Bellman-Ford, Algoritmo di Dijkstra, Algoritmo di Floyd-Warshall, Confronto
di stringhe, Altri esempi. Altri algoritmi su grafi: Minimo albero di supporto, Max flow-min cut,
Assegnamento. Programmazione lineare: Problema primale e duale, Complementarità , Totale
unimodularità . Problemi NP-completi: TSP, Insiemi stabili, knapsack. Programma dettagliato
(lezione per lezione) a http://www.dimi.uniud.it/~serafini/ASD0607.pdf
Modalità d'esame: L'esame consiste in una prova orale.
Basi di dati
Docente: Dott. Nicola Vitacolonna
Crediti: 5
Finalità : Obiettivo fondamentale del corso di Basi di Dati è l'acquisizione dei concetti, delle
metodologie e degli strumenti fondamentali nel campo delle basi di dati, con particolare attenzione ai
modelli (concettuale e logico) e ai linguaggi (di definizione, di aggiornamento e di interrogazione) dei
sistemi per basi di dati. Vengono inoltre forniti elementi di progettazione concettuale (costruzione di
modelli Entità /Relazioni) e logica (mapping E/R - relazionale) di basi di dati. Infine, viene fornita una
panoramica delle principali basi di dati proposte nell'ambito della biologia, con particolare attenzione
alla loro organizzazione interna e alle possibili modalità di utilizzo. Dopo aver superato l'esame lo
studente dovrebbe essere in grado di: (i) progettare semplici basi di dati a livello concettuale
(costruzione di schemi Entità /Relazioni a partire da insiemi di requisiti espressi in linguaggio
naturale) e logico (chiavi e forme normali delle tabelle relazionali); (ii) formalizzare in un linguaggio
relazionale semplici operazioni di definizione e manipolazione (aggiornamenti ed interrogazioni) dei
dati espresse in linguaggio naturale; (iii) utilizzare in modo effettivo ed efficace le basi di dati
biologiche disponibili. E' prevista anche un'attività di laboratorio per verificare sul campo la
padronanza delle metodologie e degli strumenti studiati.
Programma: PARTE 1. Concetti di Base. Ruolo e funzionalità di una base di dati, astrazione sui
dati, modelli dei dati, istanze e schemi, indipendenza dei dati dal livello logico e fisico, linguaggi per la
definizione e la manipolazione dei dati, sistema di gestione di una base di dati (DBMS), amministratore
e utenti di una base di dati, il dizionario dei dati, struttura generale di una base di dati.
PARTE 2. Il Modello Relazionale e il linguaggio SQL. Il modello relazionale: concetti e vincoli che
caratterizzano il modello relazionale dei dati, operazioni di definizione, aggiornamento ed
interrogazione, l'algebra relazionale (cenni). Il linguaggio SQL: definizione dei dati in SQL,
interrogazioni in SQL, aggiornamenti in SQL, le viste in SQL, funzionalità avanzate (cenni).
PARTE 3. Laboratorio di basi di dati. Breve panoramica sui DBMS esistenti. Il DBMS MySQL. Il
modello Client/Server. Principali differenze tra il linguaggio SQL supportato da MySQL e lo standard
SQL. Esempi di definizione, agggiornamento e interrogazione dei dati in MySQL. Alcuni semplici casi
di studio (la base di dati di sequenze nucleotidiche TSDB).
PARTE 4. Progetto di basi di dati. Il modello Entità /Relazioni (ER): tipi e istanze di entità e di
relazioni, attributi (semplici, composti, a singolo valore, multivalore, derivati) e chiavi, dominio di un
attributo, vincoli associati alle relazioni (partecipazione e rapporto di cardinalità ), relazioni ricorsive e
ruoli, relazioni di grado superiore al secondo, entitÃ
deboli, gerarchie di
specializzazione/generalizzazione (cenni), i diagrammi Entità /Relazioni. La progettazione concettuale
dei dati basata sul modello ER. La progettazione logica (ristrutturazione di schemi ER, traduzione nel
modello relazionale, normalizzazione).
PARTE 5. Basi di dati per la biologia. Introduzione. Dalle analisi ai dati in formato digitale. Le
analisi biologiche e i dati da esse prodotti. L'organizzazione dei dati. Organizzazione dei dati e basi di
dati. Alcuni esempi (dati prodotti dal sequenziamento del DNA e dati prodotti con tecniche di
Micro-Array). Basi di dati biologiche di sequenze (NCBI), di annotazioni (Ensembl), specifiche
(Transfac), di analisi (MA e Proteomica), di proteine (Swiss Prot). Modalità di accesso ai dati di alto
livello (interfacce web) e di basso livello (via SQL). Le interfacce di Ensembl e Transfac.
Bibliografia:
• P. Atzeni, S. Ceri, S. Paraboschi, R. Torlone, Basi di dati. Modelli e linguaggi di interrogazione.
McGraw-Hill, 2002.
• L. Welling, L. Thomson, MySQL Tutorial, Pearson Education Inc., 2004.
• Dispense e lucidi del docente (prodotte in collaborazione col dr. Michele Braidotti). Altri testi di
riferimento:
• R. Elmastri, S. Navathe, Sistemi di basi di dati. Fondamenti. Pearson/Addison-Wesley (4a Edizione
Italiana), 2004.
Modalità d'esame: Prova scritta (durata 2h).
Bioinformatica D
Docente: Prof. Giuseppe Lancia
Crediti: 3
Programma: Introduzione alla bioinformatica, cenni storici. Confronto di sequenze. Allineamenti di
coppie e allineamenti multipli. Matrici di sostituzione. Allineamenti con alberi filogenetici.
Polimorfismi di singolo nucleotide. Ricostruzione di aplotipi. Strutture proteiche. Predizione e
confronto di strutture 3dimensionali. Data Base strutturali.
Fisica 1
Docente: Prof. Alessandro De Angelis
Crediti: 4
:
Pagina web del corso:
http://www.fisica.uniud.it/~deangeli/biotec
Finalità : Scopo del corso è di fornire gli elementi di base della meccanica e delle interazioni
fondamentali.
Prerequisiti: Nozioni di base dell'analisi matematica (limiti, derivate, integrali).
Programma: Unita' di misura. Cinematica. Forze in natura: interazioni elettromagnetica e
gravitazionale. Dinamica. Energia. Oscillazioni. Moto ondulatorio e onde elettromagnetiche. Fluidi e
sistemi a molti corpi.
Bibliografia: Serway e Jewett - Principi di Fisica vol. 1, ultima edizione, EdiSES.
Modalità d'esame: Nella sessione d'esame che segue il corso il voto proposto e' dato dal voto di
un accertamento finale (valutato fino a 30 punti) cui viene aggiunto un bonus da 0 a 6 punti per chi ha
svolto i compiti per casa. Per la verifica dello svolgimento dei compiti per casa, il quaderno va
consegnato imperativamente entro il primo appello. Nelle sessioni successive (un appello a Luglio e
uno a Settembre) l'esame consiste in una prova scritta che include domande di teoria.
Fisica 2
Docente: Prof. Esposito Gennaro
Crediti: 3
Finalità : Acquisizione di conoscenze di chimica fisica e fisica di rilevanza biochimica e
biotecnologica.
Prerequisiti: Formazione di base in Fisica Generale, Chimica Generale (inorganica ed organica),
Analisi Matematica.
Programma: Termodinamica: Sistemi e processi. Trasformazioni reversibili ed irreversibili.
Passaggi di stato. Variabili di stato, equazione di stato. Stato di equilibrio. Stato stazionario Gas ideali e
reali. Teoria cinetica dei gas. Lavoro e calore. Capacità termica dei gas e dei solidi. Principio zero.
Temperatura e scale termometriche. 1° principio. Energia interna. Lavoro e calore in processi
reversibili ed irreversibili. Processi isocori ed isobarici. Entalpia, legge di Hess. Il potenziale
termodinamico. L'entropia ed il 2° principio. Significato statistico dell'entropia. Trasformazioni
L'energia libera di Gibbs e di Helmoltz. Potenziale chimico. Stati di riferimento. Criteri di
spontaneità di un processo. L'equilibrio, la costante di equilibrio e G0. Cenni di elettrochimica.
Transizioni di fase e capacità termica. Calorimetria e Microcalorimetria: Diagramma di stato e
transizioni di fase. DSC, ITC e applicazioni biotecnologiche. Analisi di termogrammi. Entalpia,
entropia ed energia libera di Gibbs e loro variazione con la temperatura. Entalpia calorimetrica e
secondo van't Hoff. Elaborazione di termogrammi. Microcalorimetria di proteine, acidi nucleici e
biomolecole. Procedure ed apparati sperimentali. Applicazioni per studi biofisici. Studio di
stabilità termica di proteine (unfolding e refolding). Studi di interazione biomolecole-ligandi.
Competizione di legame tra stato nativo e denaturato. Effetti di pH e forza ionica. Interazioni con ioni
metallici.
Termodinamica di biopolimeri: Misura della stabilità conformazionale di proteine.
Selezione e criteri di scelta delle tecniche di misura. Generalità sull'applicazione di tecniche
spettroscopiche e non. Denaturazione termica e con agenti chimici. Elaborazione dei dati sperimentali.
Equilibrio e reversibilità . Procedure sperimentali per studi di denaturazione. Estensione di concetti
termodinamici e teoria dello stato di transizione.
Cinetica: Cinetica di reazione ed equazione
empirica di Arrehenius.Energia di attivazione e velocità assoluta. Equazione di Eyring. Energia ed
entalpia di attivazione e corrispondenti termodinamici. Cinetica di reazione e reazioni endotermiche e
di denaturazione di biopolimeri. Surface Plasmon Resonance: Il concetto di biosensore e la base
fisica della SPR. Lo strumento BIAcore e suo principio di funzionamento. Riflessione interna totale. La
rifrazione e l'indice di rifrazione. La matrice e l'immobilizzazione del ligando. Applicazioni SPR per la
misure cinetiche e termodinamiche.
Scambio isotopico: Applicazioni classiche dello scambio
isotopico a proteine. Meccanismi di scambio isotopico per polipeptidi. Catalisi acida e basica. La
costante di scambio complessiva, kex. Valori tipici di kex. Dipendenza dalla temperatura. Dipendenza
dal pH. Effetti della sequenza sulle velocità di scambio. Contributo di struttura secondaria e terzaria.
Fattore di protezione. Scambio in polipeptidi destrutturati. Scambio in polipeptidi strutturati.
Meccanismo dell'apertura locale. Regimi limite di scambio EX1 e EX2. Velocità di scambio correlate
e non. Costanti fenomenologiche di scambio e stabilità termodinamica locale. Fenomeni ondulatori
Onde longitudinali e onde trasversali, oscillatore armonico, oscillazione smorzata, oscillazione forzata,
equazione di propagazione di una onda, principio di Huyghens, analisi di Fourier, spettro di potenza,
riflessione, rifrazione e riflessione totale, coerenza, interferenza costruttiva e distruttiva, diffrazione,
onde stazionarie e battimenti. Emissione e temperatura. La radiazione del corpo nero. Leggi di Wein,
Stefan-Boltzmann e Rayleigh. Correzioni quantistiche. Onde elettromagnetiche. Polarizzazione. Spettro
elettromagnetico e spettro del visibile. Interazione radiazione materia. Cenni sulle principali
spettroscopie ottiche. Dicroismo circolare, UV e fluorescenza. Diffrazione di raggi X e cristallografia.
Bibliografia:
• Testo consigliato: P.W. ATKINS, J. DE PAULA - ELEMENTI DI CHIMICA FISICA - Terza
edizione italiana - ISBN 978-8808-1-9285-1
• Materiale didattico on-line
Modalità d'esame: Compito scritto con problemi e domande a scelta multipla.
Fisica 3
Docente: Dott. Gilberto Giugliarelli
Crediti: 3
Pagina
web
del
http://www.fisica.uniud.it/~giugliarelli/PageFisica3Biotecnologie_2005-06.html
http://materialedidattico.uniud.it
corso:
Finalità : Lo scopo centrale del corso è quello di introdurre i concetti fisici e la modellisticadi base
necessaria ad affrontare lo studio fisico dei sistemi biologici al fine di chiariree precisare gli obbiettivi e
il tipo di contributi che tale approccio può dare. A tale scopo, nella prima parte del corso verranno
introdotti i concetti base di termodinamica e meccanica statistica necessari ad per lo studio dei sistemi
complessi. Di seguito, dopo una breve trattazione delle proprietà statistiche di catene molecolari
disordinate, verranno discusse ed analizzate le problematiche fisiche riguardanti le simulazioni
numeriche riguardanti due argomenti principali: a) il Protein Folding; b) transizioni helix-coil e zipping
nel DNA.
Prerequisiti: Conoscenza di base delle leggi della fisica classica e in particolare delle leggi della
dinamica e della termodinamica, nonché di nozioni base di elettrostatica e magnetostatica.
Conoscenza delle principali tecniche fisiche sperimentali utilizzate nello studio dei sistemi biologici.
Programma:
• Richiami di Termodinamica: Prima e seconda Legge della Termodinamica, Energia interna, Entropia
e loro significato.
• Fondamenti di Meccanica Statistica: Statistica e microstati e nozione di insiemistatistici. Insiemi
Microcanonico e Canonico, funzione di partizione e semplici applicazioni degli insiemi. Insieme
Grancanonico.
• Statistica di catene molecolari: Freely jointed chain (random walk) e distribuzione di
probabilità della distanza end-to-end e distribuzione radiale. Freely rotating chain:distanza
end-to-end. Effetti di volume escluso.
• Proteine e Protein Folding: Composizione e struttura delle proteine. Struttura secondaria e stato nativo
di una proteina. Caratteristiche del processo di folding. Specificità del folding e transizione di folding.
Modelli "minimalisti" (su reticolo) per il protein folding. Metodo Monte Carlo. Cinetica del protein
folding e profilodell'energia libera.
• Modello a due stati. Analisi delle varie caratteristiche della transizione di folding in un modello su
reticolo. La dinamica molecolare e dinamica delle macromolecole biologiche. Analisi di un programma
per la dinamica molecolare di macromolecole biologiche.
• Cambiamenti strutturali nel DNA: Caratteristiche generali della struttura del DNA. Introduzione a
modelli computazionali per la denaturazione e l'unzipping del DNA basati su polimeri e co-polimeri. Il
modello zipper: dalla transizione helix-coil allo zipping del DNA.
Bibliografia:
• C. R. Cantor and P. R. Schimmel, Biophysical Chemistrry, W. H. Freeman and Company, San
Francisco 1980
• B. Nolting, Methods in Modern Biophysics, Springer & Verlag, NewYork 2003
• Note complete del corso in formato .pdf
Modalità d'esame: L'esame comprende una prova scritta e un colloquio orale
Fisica applicata
Docente: Prof. Gennaro Esposito
Crediti: 3
Finalità : Acquisizione di conoscenze di metodi analitici di rilevanza biochimica e biotecnologica.
Prerequisiti: Formazione di base in Fisica Generale, Chimica Generale (inorganica ed organica),
Chimica biologica, Analisi Matematica, Statistica.
Programma: Elettromagnetismo: L'interazione tra cariche. Legge di Coulomb. Il campo elettrico.
Dipoli e quadrupoli. Teorema di Gauss. Il magnetismo. Induzione magnetica. Forza di Lorentz. Moto
di una carica in campo magnetico. Equazione del ciclotrone e spettrometri di massa. Momento di
dipolo magnetico. Energia potenziale di un dipolo magnetico in un campo magnetico. Moto di una
carica in campo elettromagnetico. Proprietà magnetiche della materia. Spettrometria di massa:
Campi di applicazione della spettrometria di massa. Applicazioni di interesse biotecnologico. Massa
molecolare, definizione ed accuratezza. Massa molecolare nominale, media e monoisotopica.
Distribuzione isotopica naturale e utilizzazione in spettrometria di massa. Lo spettrometro di massa.
Iniezione diretta, per via cromatografica e per via elettroforetica. Metodi di ionizzazione. Metodi di
ionizzazione soft. Analizzatori a settore magnetico o quadrupolo, analizzatore TOF, analizzatore a
risonanza ciclotronica. Strumenti a doppio o multiplo quadrupolo e spettrometria di massa tandem o
massa-massa. L'importanza delle metodiche di ionizzazione soft in analisi di biopolimeri. Ionizzazione
elettrospray. Tecnica nanospray. Dettagli su ionizzazione MALDI. Lo spettrometro MALDI-TOF.
Metodi di analisi massa-massa. Scansione di ioni prodotto o precursore. Scansione a perdita neutra
costante. Sequenziamento peptidico. Identificazione di proteine. Proteomica. Risoluzione in
spettrometria di massa. Spettrometria di massa e Proteomica: Oggetto e motivazione della ricerca
proteomica. Dimensioni del problema ed efficienza operativa. Proteomica strutturale e funzionale.
Metodiche analitiche. Elettroforesi 2D (focalizzazione isoelettrica e SDS PAGE). Gradienti di pH,
interfacciamento con gel e migrazione elettroforetica. Accorgimenti per solubilizzazione e condizioni
riducenti. Analisi di mappe 2D e proteomica quantitativa. Metodi alternativi. ICAT e MCAT.
Separazioni Multidimensionali. Prefrazionamento elettroforetico o cromatografico. Protein Chip.
Determinazione di modificazioni posttraduzionali mediante spettrometria di massa. Applicazioni
analitiche biomediche.
Spettroscopia NMR: Generalità sul magnetismo. Correnti in spire e
momento di dipolo magnetico. Interazione momento-campo magnetico. Forza di Lorentz. Nuclei e
momento magnetico di spin nucleare. Descrizione classica. Precessione ed equazione di Larmor.
Rapporto giromagnetico. Descrizione quantomeccanica. Quantizzazione del momento angolare di spin
nucleare e del momento di dipolo magnetico nucleare. Transizioni e regole di selezione.
Magnetizzazione macroscopica longitudinale e trasversale. Coerenza di fase e segnale NMR.
Campionamento di segnale e trasformata di Fourier. Eccitazione NMR e impulsi di radiofrequenza.
Sistema di riferimento rotante e di laboratorio. Equazioni di Bloch e costanti di rilassamento T1 e T2.
FID. Intensità del segnale NMR. Chemical shift e natura chimica. Chemical shift di biopolimeri.
Chemical shift limite e contributi di struttura secondaria e terziaria. Chemical Shift Index.
Accoppiamento scalare. Molteplicità ed accoppiamento scalare. Accoppiamento scalare forte.
Accoppiamento dipolare. Chemical shift isotropo e MAS. Scambio chimico. Regimi di scambio ed
effetti su chemical shift e costanti di accoppiamento scalare. Rilassamento longitudinale e trasversale.
Misura di T1 e T2. Mobilità molecolare e rilassamento. Funzione di autocorrelazione e
densità spettrale. Effetto Overhauser nucleare (NOE) e sua misura per inversione selettiva o
saturazione selettiva. NOE, mobilità molecolare e struttura spaziale. NOE eteronucleare.
Applicazioni a biopolimeri per determinazioni strutturali e funzionali: Spettroscopia NMR
multidimesionale. Campionamento discreto e frequenza di campionamento. Acquisizione discreta
indiretta nella seconda dimensione. Trasformata in due dimensioni. Spettri 2D omonucleari ed
eteronucleari. Concetto di correlazione o connettività . Correlazioni scalari e dipolari. Spettri di tipo
COSY. Pattern COSY di amminoacidi e nucleotidi ed identificazione dei sistemi di spin. COSY con
filtri quantici multipli. TOCSY. Struttura fine di cross-peak . Correlazioni dipolari e spettri NOESY.
Assegnazione sequenziale. Correlazioni dipolari e struttura molecolare. Riconoscimento di struttura
secondaria di proteine. Struttura secondaria ed assegnazione sequenziale. Scambio isotopico: Misure
di scambio isotopico. Incorporazione di 3H. Metodo IR. Massa ridotta e frequenze di assorbimento IR.
La banda ammide II. Metodi di spettrometria di massa. Scambio isotopico e frammentazione
proteolitica. Tarature e retroscambio. Distribuzione di pattern isotopici. Condizioni di misura e
distribuzioni bimodali. Misure di scambio isotopico mediante NMR. Applicazioni per studi funzionali.
:
Bibliografia: Testo consigliato: P.W. ATKINS, J. DE PAULA - ELEMENTI DI CHIMICA FISICA
- Terza edizione italiana - ISBN 978-8808-1-9285-1 Materiale didattico on-line
Modalità d'esame: Compito scritto con problemi e domande a scelta multipla
Informatica
Docente: Prof. Policriti, Dott. Nicola Vitacolonna
Crediti: 6
Finalità : Il corso introduce i concetti e le nozioni fondamentali dell'Informatica con l'obiettivo di
familiarizzare gli studenti con i più importanti strumenti tecnologici a disposizione nella moderna
attività professionale e di ricerca nell'ambito delle biotecnologie. Nella parte iniziale verranno
introdotte le nozioni di base relative all'architettura degli elaboratori, ai sistemi operativi e alle basi di
dati e verranno illustrate le potenzialità connesse con un utilizzo consapevole degli strumenti di
calcolo e di alcuni significativi pacchetti applicativi. Nella seconda parte si indirizza lo studente verso
l'utilizzo degli strumenti di natura computazionale nella realtà dell'attività scientifica, con
particolare riferimento alle problematiche di natura computazionale connesse con le moderne tecniche
di ricerca in Biologia. In questa parte si approfondiranno le questioni di base riguardanti la nozione di
algoritmo, si introduranno con esempi i moderni linguaggi di programmazione imperativi e procedurali
e si svilupperà l'attitudine ad applicare i paradigmi iterativo e ricorsivo/funzionale alla soluzione di
semplici problemi di natura biologica.
Programma:
• Fondamenti della scienza degli elaboratori
• Il modello di von Neumann;
• Elementi di sistemi operativi;
• Elementi di basi di dati e di linguaggi per la loro interrogazione;
• Introduzione alle banche dati biologiche;
• Elementi di reti di calcolatori;
• Algoritmica e linguaggi di programmazione per le biotecnologie;
• Linguaggi
• Linguaggio BioPerl: introduzione e fondamenti con esempi ed esercitazioni.
• Linguaggio C: introduzione e fondamenti;
• Linguaggio Java: introduzione e fondamenti;
Modalità d'esame: L'esame consiste in una prova scritta e di una prova orale successiva e
facoltativa. Sempre facoltativo è anche lo sviluppo di un progetto concordato con il docente ed
implementato utilizzando uno dei linguaggi visti a lezione.
Bibliografia: • C. Gibas e P. Jambek Developing Bioinformatics Computer Skills O'Reilly
• G.Valle - M.Helmer Citterich - M.Attimonelli - G.Pesole Introduzione alla Bioinformatica
Zanichelli • J. Tisdall Beginning Perl for Bioinformatics O'Reilly. • Appunti delle lezioni
e materiale disponibile via web sui siti dei docenti.
Matematica
Docente: Prof. Fabio Zanolin
Crediti: 5
Finalità : Presentare allo studente le nozioni di base della matematica necessarie per la sua
professionalità .
Programma:
• Introduzione sulla logica e i metodi della matematica.
• I numeri.
• Il concetto di funzione.
• Limiti e continuità .
• Calcolo differenziale ed integrale in una variabile con applicazioni.
• Serie numeriche.
• Equazioni differenziali
Bibliografia: P. Baiti, L. Freddi, Note di Matematica e Biomatematica, Forum
Modalità d'esame: Scritto ed orale
Matematica discreta
Docente: Prof. Giuseppe Lancia
Crediti: 7
Programma: (4 lez/settimana, 2 hr/lez)
• Cenni di algebra booleana, logica, teoria degli insiemi e funzioni. Sommatorie e loro manipolazioni. Il
principio di induzione. Ricorrenze e formule ricorsive.
• Elementi di Combinatorica. Disposizioni, permutazioni, sequenze (stringhe). Il principio della
piccionaia (pigeon-hole). Tecniche per contare. Numeri di Fibonacci. Il principio di
inclusione-esclusione. Gli spiazzamenti.
• Aritmetica intera, quoziente e resto, scomposizione in fattori primi. MCD e mcm. Cenni su algoritmi
e pseudo-linguaggio di programmazione. Algoritmo di Euclide. Cenni di teoria dei numeri. Numeri
primi e fattorizzazione. Il piccolo teorema di Fermat. La distribuzione dei primi.
• Cenni di teoria delle probabilita'. Probabilita' combinatorie. Probabilita' uniformi. Probabilita'
condizionali. Valore medio e variabili casuali. Ordinamenti per inversione e numero medio di
breakpoints in una permutazione. Generazione di tutti i sottoinsiemi/permutazioni e di
sottoinsiemi/permutazioni casuali.
• Teoria dei grafi. Definizioni fondamentali. Grafi euleriani e hamiltoniani. Grafi bipartiti.
Connessione. Alberi. Grafi orientati. Grafi pesati.
• Ottimizzazione combinatoria. Problemi "facili" e "difficili". Il problema del minimo albero di
supporto. Accoppiamenti e coperture di vertici. Clique e insieme indipendente. Colorazione di grafi. Il
problema del commesso viaggiatore. (Il problema del matrimonio stabile).
Bibliografia:
• "Discrete Mathematics" L. Lovasz e K. Vesztergombi Disponibile su web ( download )
• Parti di "Mathematical Thinking - Problem solving and proofs" di J. P. D'Angelo e D. B. West
Prentice Hall
Testi di Consultazione:
• "Introductory Combinatorics" di A. Brualdi North Holland
• Parti di "Introduction to Algorithms" di T. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest MIT press
Sistemi operativi
Docente: Prof. Marino Miculan
Crediti: 5
Pagina web del corso: http://www.dimi.uniud.it/~miculan/Didattica/SOB04/
:
Finalità : Descrizione del corso: I sistemi operativi sono parte essenziale di un sistema di calcolo.
Nella maggior parte dei casi, essi implementano la vera piattaforma sulla quale si svolge tutta
l'attività di analisi, sviluppo, implementazione ed esecuzione dei sistemi software, incapsulando ed
astraendo dal sistema hardware sottostante. Questo corso mira a presentare alcuni concetti
fondamentali relativi ai sistemi operativi e alle loro funzionalità primarie (gestione dei processori,
della memoria e del file system). Di notevole importanza, inoltre, per il biotecnologo computazionale
sono le basi fondamentali di programmazione concorrente, e gli aspetti concernenti il calcolo parallelo
e distribuito. I concetti generali previsti per il corso, ampliamente coperti dal materiale bibliografico
consigliato, verranno discussi a lezione in maniera relativamente indipendente da specifici sistemi
operativi. Essi saranno comunque esemplificati facendo riferimento a comuni sistemi operativi (Unix,
Linux, Windows XP, etc.) Parallelamente alle lezioni teoriche in aula, verranno tenute delle lezioni
pratiche in laboratorio, offrendo allo studente l'opportunità di mettere in pratica gli aspetti teorici e di
verificarne la comprensione. Inoltre tale attività pratica forniranno le nozioni di base relative all'uso di
linguaggi di scripting, della amministrazione di sistema
Programma:
• Aspetti generali; Richiami di Architetture
• Processi e Thread
• Programmazione concorrente
• Gestione della memoria
• Il file system
• Sistemi con processori multipli
• Sistemi e servizi di rete
Bibliografia: Ancilotti, Boari, Ciampolini, Lipari: Sistemi Operativi McGraw-Hill, 2004. ISBN:
88-386-6069-7.
Modalità d'esame: Esame orale, con progettino di laboratorio per casa.
Statistica 1
Docente: Prof. Paolo Vidoni
Crediti: 6
Finalità : L'obiettivo del corso è introdurre lo studente a quelli che sono i concetti fondamentali
della Statistica descrittiva e inferenziale, quale strumentazione di base per l'analisi dei dati e lo studio
dei fenomeni aleatori. Tali nozioni verranno presentate sottolineando l'ambito delle applicazioni, pur
senza tralasciare gli aspetti formali. In particolare si forniranno alcuni strumenti di base necessari alla
comprensione della letteratura scientifica e alla esecuzione delle attività proprie dell'operatore in
biotecnologie
Programma:
• Statistica descrittiva: Caratteri statistici; Serie, seriazioni e distribuzioni di frequenza; Indici di
posizione e di variabilità .
• Calcolo delle Probabilità : Probabilità elementare; Variabili casuali; Modelli probabilistici;
Variabili casuali multivariate e convergenza.
• Inferenza statistica: Stima puntuale; Intervalli di confidenza; Verifica di ipotesi; Disegno sperimentale
ed Analisi della varianza; Cenni sull'analisi statistica multivariata
Modalità d'esame: L'esame consiste in una prova scritta seguita, per i sufficienti, da una prova
orale. Entrambe le prove dovranno essere superate nello stesso appello.
Bibliografia: Camussi, Mölle, Ottaviano, Sari Gorla, Metodi Statistici per la sperimentazione
biologica, 2a ed., Zanichelli, 1995. G. Cicchitelli, Probabilità e Statistica, Maggioli Editore, 1984.
Appunti delle lezioni.
Statistica 2
Docente: Prof. Paolo Vidoni
Crediti: 4
Finalità : L'obiettivo del corso è approfondire i concetti fondamentali della Statistica inferenziale e
presentare le principali tecniche statistiche, utili per l'analisi di dati sperimentali, con particolare
riferimento alle scienze biologiche. Tali nozioni saranno presentate enfatizzando l'ambito delle
applicazioni, pur senza tralasciare gli aspetti formali.
Programma:
• Complementi di inferenza statistica.
• La regressione lineare.
• Disegno sperimentale e analisi della varianza.
• Analisi statistica multivariata.
• Catene di Markov (cenni).
Bibliografia:
• Camussi, Mölle, Ottaviano, Sari Gorla, Metodi Statistici per la sperimentazione
biologica, 2a ed., Zanichelli, 1995.
• Appunti delle lezioni.
Modalità d'esame: L'esame consiste in una prova scritta seguita, per i sufficienti, da una prova
orale. Entrambe le prove dovranno essere superate nello stesso appello.