"Биоинформатика" туралы түсінік беру. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Биоинформатика ұғымы және тарихы

Биоинформатика – биологиялық міндеттерді шешу үшін құрылған компьютерлік талдаудың әдістер жинағы.

Биоинформатикада қолданылатын зерттеу әдістері:

• Информатика және бағдарламалау;
• Математикалық үлгілер;
• Статистикалық деректерді өңдеу.

Биоинформатика - биологиялық деректерді сақтау, жинау, ұйымдастыру және талдау үшін әдістерді дамытып, кемелдендіретін пәнаралық сала. ^[1]

Биоинформатиканың әдiстері мен тәсілдік жиынтықтары:

• Салыстырмалы геномикада (гендiк биоинформатика) компьютер талдауының математикалық әдiстерi.
• Алгоритмдарды әзiрлеу және (құрылымдық биоинформатика) ақуыздарды кеңiстiктiң құрылымын болжау үшiн керекті бағдарлама.
• Стратегиялар, тиiстi есептеуiш методологийлердi зерттеу, сонымен бiрге биологиялық жүйелердi ақпараттық күрделiлiктiң ортақ басқаруы.

Қазіргі биоинформатика ДНҚ тізбегінің тиімді әдістерінің ашылуымен байланысты ХХ ғасырдың 70-ші жылдарында пайда болды. Биоинформатиканың жеке ғылым саласы болып шығуы Nucleic Acids Research журналы толығымен тізбектердің комьютерлік әдіспен талдау туралы алғашқы нөмірі шыққан 1980-жылды есептеуге болады. Биоинформатиканың дамуында және қалыптасуындағы маңызды кезең болып адам геномын секвенирлеу жобасы болды. Дәл осы уақыттан бастап, биоинформатика тек көмекші құрал болудан қалды. Толық геномды анализға көшу кезінде ақпараттық талдаудың компьютерлік әдістері өте маңызды рөл атқарды, тіпті бұл зерттеулер дербес ғылыми бағыт болып жекешеленді. Геномдарда көптеген гендер болды, оның көбісіне ешқандай эксперименттік деректер болмады. Зерттелмеген гендерді геномда табу және олардың функциясын болжау қажет болды. Бұл ең қызықты геном учаскелеріне оларды зерделеу үшін және эксперименттік жұмыстарды ұтымды жоспарлау арқасында әкелуі керек еді.

Генетикалық ақпарат оқу технологиясының дамуында үлкен рөлді компьютерлік техниканың және есептеу әдістерінің дамуы атқарды. Биоинформатиканың қарқынды дамуы компьютерлік технологиялар жеңісті шерумен уақыты бойынша тұспа-тұс келуі таңқаларлық емес. Бұл тағы бір рет ғылыми білім тереңдігі техникалық мүмкіндіктерге қатты тәуелді екенін растады. Басқа биоинформатика дамуындағы маңызды кезеңі болып жаппай ақпарат тарату әлем желісі Ғаламтордың пайда болуы септігін тигізді. Әр түрлі деректер базасы және бағдарламалық құралдардың үлкен саны енді Ғаламтор арқылы қолданылуға мүмкіндік береді. Биоинформатика ғылым салаларының ішіндегі үлкен дәрежеде ғаламторға тәуелді және ғаламтордың арқасында өте табысты дамып келе жатқан сала. Айта кету керек, ғаламтор арқасында өте маңызды биология және медицина саяси шешімінің ашықтығы қазіргі заманның биологиялық мәтіні— адам геномының қол жетімді болуы бұл мәліметті барлық елдердің ғалымдарына қолжетімді етті.

Бүгін біз тірі материяның генетикалық ақпаратың пайдалануының бастапқы кезеңіндеміз, алайда, биологиялық мәтіндердің неғұрлым дамуының тиімді әдістері ашылып көрсетілгеннен кейін және биоинформатика әдістерін әзірлеу құрылыстар жұмыс істеу механизмдер мен тірі жүйелер реттелуі елеулі прогресске мүмкіндік беретінін түсіндік. Нәтижесінде неғұрлым күрделі биологиялық жүйелерді зерделеу мен түсіну мүмкіндігі, оларды жүйелі зерттеу, табиғаттағы эволюциялық байланысын белгілеу, жаңа биотехнологиялар құру, дәрілік препараттарды және емдеу әдістерін пайдалану мүмкін болып отыр. Қазірдің өзінде тек биология және медицина ғылым салаларына ғана емес, биоинформатика айтарлықтай дәрежеде іргелі білімдердің дамуына септігін тигізді. Кезекте, мысалы, адамзат даму тарихының және халықтардың миграциясын зерттеуде мүлдем жаңа мүмкіндіктері ашылуда. Биоинформатика әдістерінің дамуы арқасында геногеография әлем бойынша Адам атадан бастап адамдардың таралуын, геномының жеке ерекшеліктерін талдау әр адамның жеке дамуының, дербестелген медицинаның шексіз мүмкіндіктерін ұсынады. Биоинформатиканың айқын үлкен рөлі белгілі, тірі жүйелердің жұмыс істеу принциптері және элементтері қолданылатын медицина және түрлі технологиялар үшін де маңызы зор.

Бүгінгі таңда, биоинформатика арқылы негізделген микроорганизмдердің метаболизмінің реттелуі механизмі, амин қышқылдары мен тағы басқа бағалы заттар мен материалдарды алу өндірістік процестері құрылған, басқа да жаңа дәрілік препараттарды жасау және емдеу әдістерін жасау үшін жаңа молекулалық нысана анықталды. Сонымен қатар генетикалық ақпараттың маңызды бөлігін әлі де түсіну керек және адамзаттың игілігі үшін осы білімдерді қолдануға жаңа мүмкіндіктер ашу қажет. Осылайша, биоинформатика - адам мен қоршаған орта туралы ғылымның ең маңызды бағыттарының бірі.

Биоинформатика зерттеу аймағы:

Зерттеу нысандарына байланысты, осы ғылым бөлімінде бірнеше негізгі бағыттар бар:

• Реттіліктерді есептеу биоинформатикасы;

• Құрылымдық биоинформатика;

• Компьютерлік геномика.