L. A. Kadirova, A. A. No’monjonov bioinformatika o‘zbekiston Respublikasi vazirligi tomonidan ta’lim yo‘nalishi bo‘yicha darslik sifatida tavsiya etilgan

Muallif
[e-mail]
[e-mail]
I-BOB. “BIOINFORMATIKA” FANINING KIRISH

1. 
   Bioinformatika faniga kirish
   
2. 
   Bioinformatikaning rivojlanish tarixi. Bioinformatika fanining rivojlanish istiqbollari.
   
   1. 
      Asosiy tushunchalar. Bioinformatikaning rivojlanish tarixi
      

«Axborot» tushunchasi inson faoliyatining barcha sohalariga kirib, ularni bir-biriga bog'langan va o'zaro bog'liq bo'lgan yagona kompleksga birlashtiradi. Nisbatan yaqinda hatto "infosfera" atamasi ham paydo bo'ldi - fan, jamiyat va ishlab chiqarishdagi axborot tuzilmalari, tizimlari va jarayonlari. Shu bilan birga, informatika mavzusi bo'yicha hali ham yagona nuqtai nazar mavjud emas va turli xil fan sohalari bilan bog'liq bo'lgan turli xil axborot fanlari o'rtasidagi munosabatlar hali ham aniq emas.
Ko'rinib turibdiki, bioinformatika biologik tizimlarni o'rganishda axborot va axborot texnologiyalaridan foydalanishga qaratilgan. Bioinformatikada biologiya, informatika va matematika yagona fanga birlashadi. Qaysidir ma’noda biologik ma’lumotlarni boshqarishda axborot texnologiyalarini qo‘llashni o‘rganuvchi bioinformatika biologik tizimlarni modellashtirishda miqdoriy tahlil usullarini qo‘llashni o‘rganuvchi hisoblash biologiyasining kengaytmasi hisoblanadi.
Har yili turli organizmlar genomlarini o'rganish intensivligi oshib bormoqda, har yili o'rganilayotgan genomlar haqidagi ma'lumotlarni saqlaydigan yangi ma'lumotlar bazalari paydo bo'ladi va mavjud ma'lumotlar bazalari ularning imkoniyatlarini doimiy ravishda oshirib boradi.
biologik ma'lumotlarning miqdori bir xil darajada o'sib bormoqda . Zamonaviy axborot texnologiyalaridan foydalanmasdan, ma'lum bir tadqiqotda yoki biotexnologik jarayonda zarur bo'lgan aniq biologik ma'lumotlarni topish yoki qayta ishlash endi mumkin emas.
Keng ma'noda biotexnologiya mikroorganizmlarning hayotiy faoliyati natijasida hosil bo'lgan har qanday tijorat mahsulotlarini ishlab chiqarishni anglatadi. Rasmiyroq qilib aytganda, biotexnologiya tovarlar va xizmatlarni yaratish uchun tirik organizmlar tomonidan materiallarni qayta ishlashga ilmiy, muhandislik va axborot tamoyillarini qo'llash deb ta'riflanadi .
Har qanday zamonaviy biotexnologiyaning muvaffaqiyati - sanoat, ekologik va qishloq xo'jaligidan farmatsevtika va molekulyargacha - ishlab chiqaruvchi organizmlar tarkibidagi biologik ma'lumotlardan foydalanish va boshqarish samaradorligi, shuningdek, genetik modifikatsiya qilish uchun yangi biologik ma'lumotlarni yaratish bilan bevosita belgilanadi. biotexnologik mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan yangiliklarni olish uchun ushbu organizmlar.
Axborot biotexnologiyasining umumiy va farmakoinformatikaning maqsadi dori vositalarini kashf qilish va ishlab chiqish uchun axborot biotexnologiyasining alohida qo'llanilishi sifatida turli xil (DNK) biologik ma'lumotlarni tahlil qilish va talqin qilish uchun mavjud bo'lgan kompyuter va axborot resurslaridan foydalanish va yangiliklarni ishlab chiqishdir. , RNK va oqsillar ketma-ketligi, RNK va oqsillarning fazoviy tuzilmalari, ekspressiya profillari, metabolik yo'llar va boshqalar) yangi biotexnologik mahsulotlarni ishlab chiqish uchun.
Axborot biotexnologiyasi va farmakoinformatikaning vazifalari yangi mahsulotlarni ishlab chiqish bosqichlari bilan uzviy bog'liqdir:

1. 
   gen informatikasining predmeti bo'lgan genomlarning tashkil etilishi va evolyutsiyasini tahlil qilish;
   
2. 
   dekodlash, tuzilishini bashorat qilish va kerakli oqsillar va oqsil komplekslarini loyihalash;
   
3. 
   gen-oqsil-funksiya zanjiridagi biologik faol moddalarning ta'sir qilish mexanizmlarini yoritish va olingan ma'lumotlardan yangi biotexnologiyalarni ishlab chiqishda ham, dori vositalarini yaratishda ham foydalanish.
   

Ushbu muammolarni hal etishda muvaffaqiyat bioinformatik yondashuvlar bilan bir qatorda genomika (strukturaviy, funktsional, qiyosiy, tibbiy va boshqalar) proteomika (ekspressiv, sitografik, strukturaviy, funktsional va boshqalar) kabi fanlarning usullaridan samarali va to'ldiruvchi foydalanish bilan belgilanadi. .). va boshqalar), kompyuter farmakologiyasi va toksikologiyasi, kombinatsion kimyo, yuqori samarali skrining testlari usullari.
Bioinformatikaning uchlik maqsadiga quyidagilar kiradi:

1. 
   biologik ma'lumotlarni tashkil etish va saqlash;
   
2. 
   dasturiy vositalarni ishlab chiqish va maxsus axborot resurslarini yaratish;
   
3. 
   biologik ma'lumotlarni tahlil qilish, talqin qilish va olingan natijalardan foydalanishni avtomatlashtirish.
   

Shunday qilib, bioinformatika biologik axborotni saqlash, olish, tartibga solish, tahlil qilish, izohlash va ulardan foydalanish haqidagi fandir . Zamonaviy bioinformatika XX asrning 70-yillari oxirida, DNK nukleotidlari ketma-ketligini ochishning samarali usullari paydo bo'lishi bilan bir vaqtda paydo bo'ldi.
Bioinformatikani alohida ilmiy sohaga ajratish sanasini 1980 yil deb hisoblash mumkin, u butunlay ketma-ketlikni tahlil qilishning kompyuter usullariga bag'ishlangan Nuklein kislotalari tadqiqoti jurnalining nashr etilishi boshlangan (1.2-bo'limga qarang). Shubhasiz, 1980 yil ham molekulyar biotexnologiyaning tug'ilgan yili deb hisoblanishi bejiz emas - 1980 yil 15 oktyabrda Nyu-York fond birjasida birinchi bo'lib Genentech biotexnologiya kompaniyasining bir aksiyasi qiymati. Escherichia coli yordamida rekombinant inson insulinini ishlab chiqarish 35 dan 89 dollargacha ko'tarildi - bu hodisa biotexnologik inqilobning boshlanishi hisoblanadi (qarang [4], 1.1-bet), buning natijasida biotexnologiya, axborot texnologiyalari bilan birgalikda va nanotexnologiya 21-asrda insoniyat tsivilizatsiyasi rivojlanishining "texnologik triadasi" ni tashkil etdi (qarang [5], birinchi bo'lim).
Bioinformatikaning shakllanishi va rivojlanishidagi muhim bosqich inson genomini ketma-ketlashtirish loyihasi bo'ldi. O'sha vaqtdan beri bioinformatika faqat yordamchi vosita bo'lib qolmadi. Organizmlarning to'liq genomlarini qayta ishlash, tahlil qilish va taqqoslashga o'tish axborotni tahlil qilishning kompyuter usullaridan foydalanmasdan mumkin emas edi, natijada bu tadqiqotlar mustaqil ilmiy yo'nalishda shakllandi. Genomlar juda ko'p sonli genlarni o'z ichiga oladi, ularning aksariyati hali eksperimental ravishda aniqlanmagan.
Genetik ma'lumotlarni o'qish texnologiyalari kompyuter texnologiyalari va hisoblash usullaridan foydalanmasdan mumkin emasligi sababli, bioinformatikaning paydo bo'lishi va jadal rivojlanishi kompyuter texnologiyalarining paydo bo'lishi va keng tarqalishi bilan bir vaqtda sodir bo'ldi. Bu ilmiy bilimlarning chuqurligi texnik imkoniyatlarga nihoyatda bog'liq ekanligining yana bir tasdig'idir.
Bioinformatika rivojidagi yana bir muhim bosqich butun dunyo boʻylab internetning paydo boʻlishi va internet texnologiyalarining keng tarqalishi boʻldi . Bugungi kunda har bir tadqiqot laboratoriyasida dasturiy mahsulotlarni ishlab chiqishning hojati yo'q , chunki Internet orqali turli xil ma'lumotlar bazalari va dasturiy vositalar mavjud. Bioinformatika, ehtimol, Internetga juda bog'liq bo'lgan va Internet tufayli muvaffaqiyatli rivojlanayotgan fan sohalaridan biridir. Aynan bizning zamonamizning eng murakkab biologik matni, inson genomining ochiqligi haqidagi siyosiy qaror biologiya va tibbiyot uchun juda muhim bo'lib, bu ma'lumotni faqat Internet tufayli butun dunyo olimlari uchun haqiqatan ham ochiq qildi.
Bugungi kunda biz tirik materiya haqidagi genetik ma'lumotlardan foydalanishning boshlang'ich bosqichidamiz, ammo biologik matnlarni dekodlashning tobora samarali usullarini ishlab chiqish va bioinformatika usullarini ishlab chiqish bizga tuzilmani, ishlash mexanizmlarini tushunishda jiddiy yutuqlarga umid qilish imkonini beradi. tirik tizimlarni tartibga solish. Natijada, tobora murakkabroq biologik tizimlarni o'rganish va tushunish, ularni tizimli ravishda o'rganish, yovvoyi tabiatda evolyutsion munosabatlarni o'rnatish, yangi dorilar, davolash usullari va yangi biotexnologiyalarni yaratish mumkin bo'ladi.
“Bioinformatika, axborot biotexnologiyasi” va “Bioinformatika va farmakoinformatika” o‘quv fanlarining predmeti sanoat va farmatsevtika biotexnologiyalari sohasidagi axborot muammolarini echishning kompyuterga yo‘naltirilgan usullari hisoblanadi. Kurslarning ilmiy asosini molekulyar biofizika, molekulyar biologiya va umumiy va molekulyar genetika tashkil etadi.
Kursning uslubiy asoslari ma'ruza bo'lib, unda har bir bo'limning asosiy qoidalari, amaliy mashg'ulotlar va talabalarning mustaqil ishlari bayon etilgan bo'lib, ular darsdan bo'sh vaqtlarida materialni o'zlashtirishning asosiy usuli hisoblanadi.
Mustaqil ish uchun ushbu fanni o'rganish uchun ajratilgan umumiy vaqtning yarmidan ko'pi ajratiladi. Mustaqil ish fanga kiritilgan barcha mavzular bo'yicha olib boriladi. Mustaqil ish jarayonida talaba mustaqil ravishda bilim olishni o'rganadi, keyinchalik ular individual topshiriqni bajarish jarayonida, amaliy mashg'ulotlarda, testlarni bajarishga va imtihonga tayyorgarlik ko'rishda qo'llaniladi.

2. 
   Bioinformatika ma'lumotlarining xususiyati
   

Biologiya an'anaviy ravishda tahliliy fan emas, balki tavsiflovchi fan sifatida qaraladi . Ilm-fandagi so'nggi yutuqlar ushbu asosiy yo'nalishni o'zgartirmagan bo'lsa-da , biologik ma'lumotlarning tabiati tubdan o'zgardi .
Yaqin vaqtgacha barcha biologik kuzatuvlar asosan tasodifiy bo'lib kelgan , garchi turli darajadagi aniqliklarga ega bo'lsa ham, ba'zilari esa haqiqatan ham juda yaxshi sifatda olib borilgan.