БИОИФНОРМАТИКА

БИОИФНОРМАТИКА

Биоинформатиката (грч.bios –живот:енгл. Informatics) е наука која се бави со биоинформатички процеси и појави во живите клетки при информатичкото делување на светлината –електромагнентни бранови, јонизирачко зрачење, бактерии или вируси, биолошки активни и хемиски материи на хемиската природа, механизми за прием и обработка на информации на клеточно ниво, меѓуклеточна комуникација како и пренос, чување, организација, анализа и практична примена на живите организми.

ИСТОРИЈАТ

Нобеловецот Клод Шенон (енгл. Claude Elwood Shannon.1916-2001) е наречен за татко на информатичката теорија.Тој покажал дека Буловата алгебра може да ја конструира и реши било која логичка или бројчана релација. Неговото значење за развојот на биоинформатиката е огромен.

Нобеловецот Клод Шенон (енгл. Claude Elwood Shannon.1916-2001) е наречен за татко на информатичката теорија.Тој покажал дека Буловата алгебра може да ја конструира и реши било која логичка или бројчана релација. Неговото значење за развојот на биоинформатиката е огромен.

Првите биоинформатички програми биле развиени за ДНК секвенцијална анализа.

Последните научни бионформатички истражувања усмерени се на клетките и меѓуклеточната комуникација. Таквите истражувања напоредно со генетските истражувањата кои се посветени на проучување на механизмите на наследните информации, овозможуваат во информатиката да се издвои нов научен правец – биоинформатика. Во суштина, биоинформатиката дава научна основа за развој на многу значаен и нов правец во медицината –информатичка медицина.

Самуел Ханеман (1755-1843) меѓу првите го воочил влијанието на информацијата на клетките на човекот.
Наназад 30 години многу активно се проучуваат принципите на делување на биолошката материја на изолираните органи кај луѓето и животните со посебно нагласување на информатичката состојба на клетките. Утврдено е дека хемиските молекули влијаат на клеточната структура како со непосреден контакт така и со индиректно делување.Во своите експерименти биолошкиот ефект на клетките зависел не само од дозата на постоечката материја и нивната енергија, туку и од квалитетот на информациите т.е. информатичките компоненти. Клетката реагирала на структурата на информатичкото поле на материјата при што пренесувањето на сигнал не зависело од количината (материјалната доза) на хемиската супстанца и енергија.
Во меѓувреме биоинформатиката се употребува и во фармацијата, за пресметка и прогнозирање на протеинските структури и интеракцијата. Симулацијата и пресметката на биолошките експерименти и податоци се нарекува и Ин силико пресметка (бионформатика)(ен.in silico) Тука се работи првенствено на брзо пронаоѓање на повторени делови (шаблони) во многу долгите ДНК секвенци и решавање на проблемите на преклопување и позиционирање на две или повеќе секвенци за да се добие нивното најголемо совпаѓање. Примена во таа област нашле алгоритмите на динамичното и методолошко програмирање. Кај биолошките хипотези ретко се бараат точни совпаѓања на кратките секвенциски делови и тоа најчесто за одвоени “сигнали” како стартна и завршна секвенца на генетскиот код.
Покрај тие, развиени се и решенија за пронаоѓање гени во непознати ДНК секвенци - прогноза на гени (ен.gene prediction).

Главни проблеми на биоинформатиката, како научен правец се:

• Истражување на молекуларни и клеточни механизми на детектирање на прием на поединечни информатички сигнали и пораки (рецепција на информатички сигнали);
• Истражување на улогата на различните носители на информации (физички, хемиски) во меѓуклеточната и внатрешно клетоќната комуникација;
• Истражување на механизмите на кодирање и прекодирање на информациите во живите системи;
• Проучување на јазикот на кој се одвива внатреклеточната, меѓуклеточната, меѓуткивната, меѓуорганската и меѓусистемската комуникација во човековиот организам и гледано пошироко во организмите на животните, билките, микроорганизмите и вирусите;
• Истражување на механизмите на спроведување на информациите од еден биолошки јазик на друг;
• Истражување на непроменливоста на информатичките пораки;
• Истражување на структурата и функцијата на каналите за пренос на информациите во организмот на човекот, животните, билките, микроорганизмите и вирусите;
• Истражување на механизмите на бележење (памтење) и чување (меморирање) на информациите;
• Истражување на механизмите на обработка и интеракција меѓу информациите;
• Истражување на механизмите на генерирање на биолошките одговори на информатичките сигнали и пораки ( електромеханичка спојување, спој на сигнал-секреција);
• Истражување на улогата и механизмот на создавање на повратни врски во живите системи;
• Истражување на динамиката на информатичките пораки во живите системи.

Во денешно време проучени се примарните механизми за прием на поединечните информатички сигнали кои ги пренесуваат некои носачи на информатичките сигнали. Истражувани се механизми за рецепција на информатички системи кои ги пренесуваат медијаторите: ацетилхолин, адреналин. Утврдено е дека рецепторите на протеинските пептидни хормони и многу биолошки активни материи се наоѓаат на цитоплазматски мембрани, а рецепторите на стероидните хормони се наоѓаат во цитоплазмата.

Испитувана е улогата на различните секундарни посредници во механизмот на пренесување на информации кои ги прима плазматската мембрана со делување на медијаторите и хормоните на пептидите на внатреклеточните структури.

Проучувањето на биолошкиот јазик почнува од проучување” букви”, “гласови”, “зборови” и “реченица”.Секоја клетка “знае“ неколку јазици. Добро се проучени јазиците на молекулите, ДНК, РНК, белковините. “Буквите” на јазикот РНК претставуваат нуклеотиди: аденин, цитозин, гуанин и урацил. “Зборовите” на јазикот ДНК и РНК се сочинети од три букви – триплета нуклеотида.

“Речениците” _ гени се состојат од различен број на “зборови”.”Азбуката” на јазикот на беклковините се состојат од 20 ”букви”-аминокиселини. Со дешифрирање на генетскиот код утврдено е да на секоја ”буква” на јазикот на белковините одговара ”збор” од јазикот РНК триплета нуклеотида. Во јазикот на биолошката мембрана на ”зборови” секундарни се посредниците: јоните на калциумот, цикличните неклеотиди, диацилглицерин, инозитоптифосфат. ”Буквите” на јазикот на меѓуклеточните и меѓуорганските комуникации претставуваат примарни посредници: медијатори, хормони, биолошки активни материи. Биолошките информации можат да ги пренесуваат (носачи) не само материјалните пренесувачи -”букви” туку и енергетските пренесувачи”гласови” . Таквите ”гласови” при трансмембранскиот пренос на информација претставуваат потенцијални дејства или т.н. бавни бранови, а кај меѓуклеточното пренесување на информации тоа се електромагнетни бранови, механички осцилации и др. Докажано е дека биолошките информации вообичаено не се пренесуваат со ”букви” или ”гласови”, туку со ”реченици” кои се состојат од ”зборови”. Во последно време направен е обид за проучување на генетика, морфологија и синтакса на клеточниот јазик.

Истражувани се: структурата и функцијата за пренос на информациите во организмот на човекот и животните, механизми на меморирање, механизми на генерирање на биолошките одговори на информатичките сигнали на механизмите на создавање на повратните врски во живите системи.

Се уште недоволно се истражени механизмите на обработка и интеракција помеѓу информациите и динамиката на информатичките пораки во живите системи. Развојот на биоинформатиката има голема важност за понатамошниот развој на Информатичката Медицина со многу важни делови како информодијагностика, биорезонанта , мултирезонанта и информатичка терапија.