پاورپوینت بیو انفورماتیک

1
بیو انفورماتیک

بیوانفورماتیک
بیوانفورماتیک دانشی بین رشته ای است
ریاضیات
علوم محاسباتی
علوم زیستی
آمار
علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات
www.parsdigishop.ir
2

علم بیوانفورماتیک
جمع آوری ، ذخیره سازی، بررسی، تحلیل، تفسیر و توسعه اطلاعات بیولوژیکی در بانک های اطلاعاتی.
این اطلاعات عبارتند از:
توالی های ژن
فعالیت های بیولوژیکی
فعالیت های داروشناختی
ساختار بیولوژیکی
توصیف ژن ها
www.parsdigishop.ir
3

سیر تاریخی بیو انفورماتیک
پیشرفت در بیولوژی ملکولی و تجهیزات مورد نیاز تحقیق در این زمینه باعث افزایش سریع تعیین توالی ژنوم بسیاری از گونه های موجودات شد:
توالی ژنوم بسیاری از موجودات ساده مانند باکتری ها تا موجودات بسیار پیشرفته چون یوکاریوت های پیچیده شناسایی شده است.
پروژه ی شناسایی ژنوم انسان در سال 1990 آغاز شد و در سال 2003 پایان یافت و اکنون اطلاعات کامل مربوط به توالی هر 24کروموزوم انسان موجود است.
www.parsdigishop.ir
4

بیو انفورماتیک
بیوانفورماتیک علم نوینی است که :
در آن با استفاده ازکامپیوتر، نرم افزارهای کامپیوتری وبانکهای اطلاعاتی به بررسی مسائل زیر می پردازد:
مسایل بیولوژیکی بخصوص در زمینه های سلولی و ملکولی
تحقیقات وسیع در خصوص پروتئین ها و ژنها
اطلاعات مربوط به ژنها ، ملکولهایDNA وRNA و پروتئینها
تجزیه و تحلیل اطلاعات توالی

www.parsdigishop.ir
5

پروتئین

پروتئین ها، پولیمرهایی هستند که از واحدهایی بنام اسیدهای آمینه ساخته شده اند. تمام رفتارسلولی و فعالیت هایی که در سلول ها انجام می شود، بر عهده پروتئین ها می باشد.
بیش از بیست نوع آمینواسید وجود دارد که با نسبت دادن یک علامت به هر کدام، توالی پروتئینی نشان داده میشود
هر سه تا نوکلئوتید روی DNAیک رمز را تولید می کنند که این رمز، یک آمینواسید را مشخص می کند. به این ترتیب از روی یک توالی ژنی، می توان توالی پروتئینی خاص آن رابه دست آورد
www.parsdigishop.ir
6

RNA
رشته ای از اسید نوکلئیک است که در سلول وجود دارد و توسط DNAساخته میشود
دو تفاوت عمده آن با DNA
در ساختار آن از اوراسیل (U)به جای Thymineاستفاده شده است.
مارپیچی نیست و فقط از یک رشته تنها ساخته شده است.
برای انجام بعضی کارها DNAبه رشته های RNA تبدیل می شود و سپس این مولکو لهای RNAپیغام هایی را به ریبوزوم (مرکز پروتئین سازی سلول) می برند.

www.parsdigishop.ir
7

تجزیه و تحلیل اطلاعات توالی
بیولوژی محاسباتی :
شامل مهمترین امردر بیوانفورماتیک است که تجزیه و تحلیل اطلاعات توالی می باشد.
پیدا کردن ژن ها در توالی های دی ان ای
توسعه ی روش های پیش بینی ساختار و یا وظایف پروتئین های تازه کشف شده و توالی های ساختاری RNA
صف بندی پروتئین های مشابه و ایجاد درخت های نژادشناسی برای بررسی روابط تکاملی.
www.parsdigishop.ir
8

DNA
پولیمرهایی هستند که از واحدهایی بنام نوکلئوتید ها ساخته شده اند.
اطلاعات وراثتی هر سلول دارای دستورالعملهایی ها هستند که تعیین می کنند در چه زمانی و چگونه باید پروتئین ها ساخته شوند
DNA همانند پروتئین دارای اشکال و خصوصیات شیمیایی گوناگونی است.
اما خواص شیمیایی نوکلئوتیدها بسیار بیشتر از آمینو اسیدها است.
نکته مهمی که وجود دارد این است که نوکلئوتیدها پایداری بسیار زیادی دارند، بطوریکه می توانند دقیقا نسخه عین خود را تولید کنند. و این امر در شناسایی و بدست آوردن مشخصات بسیاری از
گونه های زیستی حتی پس از از بین رفتنشان کمک فراوانی می نماید..
www.parsdigishop.ir
9

پژوهش های بیو انفورماتیک

پروتئومیک : تجزیه و تحلیل پروتئین های یک موجود زنده
ژنومیک : تجزیه و تحلیل داده ها و اطلاعات ژنتیکی بخصوص ژنوم موجودات
متابولومیک: مطالعه و تجزیه وتحلیل داده های متابولیتهای سلولی
ترانسکریپتومیک: بررسی.دادهایی که در خصوص رونویسی از روی DNA است.
زیست سیستم Systems-Biology : پاسخگوئی به مباحث پیچیده زیستی توسط محققان شامل برهمکنش میان ژنومیک و پروتئومیک و نیز داده های بیوانفورماتیک
www.parsdigishop.ir
10

زمینه های مهم بیوانفورماتیک
.1تحلیل توالی های ژنوم در این زمینه بررسی می شود که آیا یک توالی به دست آمده برای یک DNA در برگیرنده ی یک ژن هست یا خیر. اگر وجود دارد در کجای زنجیره ی DNA قرار دارد و آنزیمی که کد می کند چه نقشی در سلول یا فرآیندهای حیاتی ایفا می کند
www.parsdigishop.ir
11

زمینه های مهم بیوانفورماتیک
. .2پیش بینی ساختار سه بعدی پروتئین کاربرد مولکول های بزرگ پروتئین بستگی زیادی به شکل فضایی و ساختار سه بعدی آن ها دارد. ژن ها با عملکرد پروتئین هایی که می سازند نقش خود را اعمال می کنند. بنابراین لازمه ی شناخت کامل ژن ها ، شناخت کامل پروتئین ها است. پیشرفت پروژه های پروتیوم به دلایل زیر کند است: • هزینه ی زیاد • کندی روند تعیین توالی پروتئین ها • مشکل بودن تعیین ساختار سه بعدى پروتئین ها در آزمایشگاه دو اصل مهم برای تعیین ساختار سه بعدی پروتئین از روی توالی آن وجود دارد که هر کدام روش جداگانه ای ارائه می دهند: • پروتئین ها با توالی نسبتاً مشابه ، شکل فضایی شبیه به هم پیدا می کنند.(جست و جو برای یافتن توالی های مشابه( • شکل فضایی مولکول به گونه ای است که به حداقل سطح انرژی برسد (استفاده از قوانین شیمی، فیزیک و ترمودینامیک(

www.parsdigishop.ir
12

زمینه های مهم بیوانفورماتیک
.3 تحلیل کارکردی در سطح ژنوم با به کارگیری روش های آماری پیشرفته و کلاستربندی، مسائلی چون بررسی همزمان میزان فعالیت هزاران ژن در سلول ، تحلیل نحوه تعامل تعداد زیادی پروتئین و تحلیل خصوصیات هزاران سلول جهش یافته در آن واحد حل شده اند. دانش مربوط به این بخش ژنوم شناسی کارکردی نام دارد و از دستاوردهای مهم در این زمینه می توان پیش بینی نقش و کارکرد ژن ها در سلول بدون نیاز به آنالیز داده های پروتئینی را نام برد.
www.parsdigishop.ir
13

زمینه های مهم بیوانفورماتیک
.4ایجاد و مدیریت پایگاه های داده ای داده های تولید شده در زیست شناسی مولکولی باید از طریق پایگاه در اختیار پژوهشگران قرار گیرد. نحوه ی حصول اطمینان از صحت داده ها و چگونگی نمایش مفید داده ها از مشکلات اداره کنندگان پایگاه های بزرگ بیوانفورماتیکی هستند. .بانک های اطلاعاتی ِ توالی چون بانکِ ژن و EMBL
www.parsdigishop.ir
14

زمینه های مهم بیوانفورماتیک
.5مدل سازی ریاضی و فرآیندهای حیات یکی از اهداف مهم بیوانفورماتیک درک کامل سازوکار ارگانیسم های زنده در سطح مولکولی است. برای تحقق این هدف، تلاش می کنند فرآیندهای خاص سلولی را شبیه سازی کرده و با یک پارچه سازی آن ها به یک سلول کامل برسند.
www.parsdigishop.ir
15

موضوعات سیستم نرم افزاری بیوانفورماتیک

ماهیت اطلاعات و داده های زیستی
ذخیره سازی اطلاعات ، تجزیه و تحلیل و بازیابی
محاسبه، مدل سازی و شبیه سازی
بیولوژی با معنی اطلاعات و یکپارچگی آنها
کندوکاو در داده ها
مجسم کردن پردازش و تجسم فکری آن
خاتمه این چرخه

www.parsdigishop.ir
16

کاربردهای بیوانفورماتیک

زیست شناسی مولکولی و سلولی
ژنتیک
علوم تکاملی و تکامل نژادی
حوزه های مختلف بیوتکنولوژی نظیر : صنایع داروسازی ،میکروبیولوژی، نانو بیوتکنولوژی
کشاورزی
مدیریت زیست و اکولوژی
پزشکی
کشف دارو §
طراحی داروهای مناسب با کمک مدل سازی پروتئین و واکنش آن §
تشخیص بیماری ها §
شناسایی علل ژنتیک بیماری ها
مدیریت بیماری ها
جنین شناسی
www.parsdigishop.ir
17

اهداف اولیه پروژه ژنوم انسانی درHUGO
در سال ۱۹۹۸ سازمان ژنوم انسانی (HUGO ) ایجاد شد اهداف:.
تعیین نقشه دقیق ژنتیکی کروموزومها
• تهیه نقشه فیزیکی کروموزومهای اورگانیسم هایی که به عنوان مدل انتخاب شده اند
• تعیین توالی کل ژنوم انسان
• ایجاد شبکه های ارتباطی و بانک های اطلاعاتی
www.parsdigishop.ir
18

استراتژی اقتصادی شرکتهای بیوتکنولوژی
1- یک راه، فروش اطلاعات (data) درقالب ژن­های کامل یا قطعات ژنی است که دیگران می­توانند از آن برای شناسایی داروها استفاده کنند.
2- این شرکت‏ها اطلاعات اولیه مربوط به توالی‏های ژنومی را به اطلاعات با ارزش‏تر تبدیل می‏کنند و این کار را نیز معمولاً با مطالعه عمل ژن و دستیابی به فراورده نهایی حاصل از آن صورت
می‏دهند. به‏عنوان مثال شرکت Incyteً اقدام به فروش اطلاعات مربوط به نحوه ابراز RNA نموده است.
www.parsdigishop.ir
19

استراتژی اقتصادی شرکتهای بیوتکنولوژی
3- بعضی از شرکت‏ها نیز با بررسی و مطالعه روی اطلاعات ژنومی و دستیابی به اطلاعات دقیق‏تر و همچنین ثبت و اخذ حق مالکیت اطلاعات جدید، آنرا در زمره فراورده‏های تجاری خود درآورده‏اند. برای مثال برخی شرکت‏های داروسازی با بررسی توالی‏های ژنومی و تشخیص محل اثر داروها بر روی ژنوم، درآمدهای کلانی را کسب‏کرده‏اند. این شرکت‏ها اطلاعات بدست‏آمده را به‏صورت برنامه‏های نرم‏افزاری و داده‏های ذخیره‏شده درآورده و از طریق اینترنت به‏فروش می‏رسانند.
www.parsdigishop.ir
20

بیو انفورماتیک در ایران

انجمن بیوانفورماتیک ایران http://ibp.ir/index.htm
اهداف این انجمن عبارتند از:
گسترش، پیشبرد و ارتقای علمی دانش بیوانفورماتیک
توسعه کیفی نیروهای متخصص
بهبود بخشیدن به امور آموزشی و پژوهشی در زمینه های بیوانفورماتیک و زیست شناسی
محاسباتی
www.parsdigishop.ir
21

کتاب
1- عنوان کتاب: Introduction to bioinformatics
نویسنده: Teresa Attwood, David Parry-Smith
انتشارات: Prentice & Hall
2 -عنوان کتاب:Bioinformatics basics: applications in biological science and medicine نویسنده: Hooman H. Rashidi, Lukas K. Buehler
انتشارات: CRC Press

www.parsdigishop.ir
22

پایان

www.parsdigishop.ir
23