Metodi quantitativi per le biotecnologie (2019/2020)

Codice insegnamento
4S008282
Docente
Roberto Chignola
Coordinatore
Roberto Chignola
crediti
6
Settore disciplinare
ING-IND/34 - BIOINGEGNERIA INDUSTRIALE
Lingua di erogazione
Italiano
Periodo
I semestre dal 1-ott-2019 al 31-gen-2020.

Orario lezioni

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Obiettivi formativi

Il corso si propone di fornire agli studenti gli strumenti concettuali e metodologici di base per un approccio quantitativo ai sistemi biologici e dunque gli elementi culturali che permettono di analizzare e comprendere il loro funzionamento e al contempo di acquisire una reale operatività professionale multidisciplinare in biotecnologie e in settori applicativi diversi. Gli studenti sono incoraggiati ad analizzare criticamente le nozioni di biologia acquisite durante il percorso triennale ponendo al centro della loro revisione i concetti di quantità e di tempo per spostarsi progressivamente verso una descrizione dinamica dei processi biologici. Viene data un'attenzione particolare alla discussione critica dei diversi approcci modellistici moderni evidenziandone limiti e pregi. Al termine del corso gli studenti hanno le conoscenze necessarie per operare nel campo delle biotecnologie interagendo con esperti di altri settori nell'ottica di un approccio multidisciplinare.

Programma

Le lezioni frontali verranno accompagnate da sessioni di calcolo con il programma R che impareremo ad utilizzare sfruttando il software RStudio (entrambi open-source). Per ogni argomento verranno proposti problemi tratti dalla letteratura scientifica o dell'attività di ricerca del docente che verranno risolti in aula. Nella prima parte ripasseremo le nozioni di di base di teoria della probabilità e di statistica per passare in seguito alla statistica multivariata e infine alla modellizzazione di processi di interesse biotecnologico. I principali temi del corso saranno:

- Introduzione al software RStudio e ad R: presentazione, installazione, concetti e comandi di base
- Distribuzioni discrete e continue di probabilità
- Statistica univariata: ripasso dei principali test utilizzati in biotecnologie
- Il test ANOVA a due fattori e la sua applicazione nella stima della sinergia tra due farmaci
- Correlazione e regressione lineare in due o più dimensioni
- Cenni di algebra lineare
- La distanza di Mahalanobis
- La Principal Component Analysis
- L'analisi della sopravvivenza: metodo di Kaplan Meier e il modello dei rischi proporzionali di Cox
- La teoria della propagazione degli errori
- Cenni di regressione non-lineare
- Cenni di metodi numerici per la soluzione di equazioni differenziali
- Modelli di crescita di popolazioni biologiche isolate ed interagenti
- Modelli di crescita di cellule in ambiente chiuso (coltura standard) o aperto (bioreattori)
- Modelli per la fisiologia cellulare
- Oscillazioni in biologia

Il materiale didattico teorico sarà reso disponibile in rete all'indirizzo: http://profs.scienze.univr.it/~chignola/teaching.html
Il materiale didattico relativo alle sessioni di calcolo verrà sviluppato a lezione e rimarrà a disposizione degli studenti.

Modalità d'esame

Le competenze acquisite dagli studenti verranno valutate mediante esame orale in cui agli studenti verrà chiesto di presentare la soluzione di un problema di interesse biotecnologico che verrà concordato con il docente alla fine delle lezioni. Verranno valutate la completezza e la precisione dell'approccio utilizzato e la capacità espositiva.