BIOINFORMATIKA

Bioinformatika (grč. bios - život; engl. Informatics) je nauka koja se bavi bioinformacionim procesima i pojavama u živim ćelijama pri informacionom delovanju svetlosti - elektromagnetnih talasa, jonizujućeg zračenja, bakterija ili virusa, biološki aktivnih i materija hemijske prirode, mehanizmima prijema i obrade informacija na ćelijskom nivou, međućelijskoj komunikaciji kao i prenosom, čuvanjem, organizacijom, analizom i praktičnom primenom na živim organizmima.

Istorijat

Nobelovac Klod Šenon(engl. Claude Elwood Shannon, 1916 — 2001) je nazvan „ocem informatičke teorije“. On je pokazao da Bulova algebramože konstruisati i rešiti bilo koju logičku ili brojčanu relaciju. Njegov značaj za razvoj bioinformatike je ogroman.

Nobelovac Klod Šenon(engl. Claude Elwood Shannon, 1916 — 2001) je nazvan „ocem informatičke teorije“. On je pokazao da Bulova algebramože konstruisati i rešiti bilo koju logičku ili brojčanu relaciju. Njegov značaj za razvoj bioinformatike je ogroman.

Prvi bioinformatički programi su bili razvijeni za DNK sekvencijalnu analizu.

Poslednja naučna bioinformatička istraživanja usmerena su na ćeliju i međućelijske komunikacije. Takva istraživanja, uporedo sa istraživanjima genetičara koja su posvećena proučavanju mehanizama naslednih informacija, omogućuju da se u informatici izdvoji novi naučni pravac - bioinformatika. Suštinski, bioinformatika daje naučni osnov za razvoj vrlo značajnog i novog pravca u mediciniinformacione medicine.

Samuel Haneman (1755-1843) je među prvima uočio uticaj informacija na ćelije čoveka.
Unazad 30 godina veoma aktivno se proučavaju principi delovanja bioloških materija na izolovane organe kod ljudi i životinja sa posebnim naglaskom na informaciono stanje ćelija. Utvrđeno je da hemijski molekuli utiču na ćelijsku strukturu, kako neposrednim kontaktom tako i indirektnim delovanjem. U svim eksperimentima, biološki efekat na ćelije je zavisio ne samo od doza postojećih materija i njihovih energija, već od kvaliteta informacije tj. informacione komponente. Ćelija je jasno reagovala na strukturu informacionog polja materije, pri čemu prenošenje signala nije zavisilo od količine (materijalne doze) hemijske supstance i energija.
U međuvremenu bioinformatika upotrebljava i u farmaciji, za proračun prognoze proteinskih struktura i interakcije. Simulacija i proračun bioloških eksperimenata i podataka se naziva i In siliko proračun (bioinformatika) (en.in silico). Tu se radi prvenstveno o brzom pronalaženju ponovljenih delova (šablona) u veoma dugim DNK sekvencama i rešavanje problema preklapanja i pozicioniranja dvije ili više sekvenci da bi se dobila njihova najveća podudarnost. Primjenu u toj oblasti su našli algoritmi dinamičnog i metodološkog programiranja. Kod bioloških hipoteza se rijetko traže tačne podudarnosti kratkih sekvencijalnih dijelova i to najčešće za odvojene „signale“ kao startna i završna sekvenca genetskog koda.
Pored tih, razvijena su i rješenja za pronalaženje gena u nepoznatim DNK sekvencama prognoza gena, (en. gene prediction).

Glavni problemi bioinformatike, kao naučnog pravca su:

  • Istraživanje molekularnih i ćelijskih mehanizama detektovanja prijema rojedinačnih informacionih signala i informacionih poruka (recepcija informacionih signala);
  • Istraživanja uloge različitih nosača informacija (fizičkih, hemijskih) u međućelijskoj i unutarćelijskoj komunikaciji;
  • Istraživanje mehanizama kodiranja i prekodiranja informacija u živim sistemima;
  • Proučavanje jezika na kojima se odvija unutarćelijska, međućelijska, međutkivna, međuorganska i međusistemska komunikacija u čovekovom organizmu i šire gledano u organizmima životinja, biljaka, mikroorganizama i virusa;
  • Istraživanje mehanizama prevođenja informacija sa jednog biološkog jezika na drugi;
  • Istraživanje invarijantnosti informacionih poruka;
  • Istraživanje strukture i funkcija kanala za prenos informacija u organizmima čoveka, životinja, biljaka, mikroorganizama i virusa;
  • Istraživanje mehanizama beleženja (zapamćivanja) i čuvanja (memorisanja) informacija;
  • Istraživanje mehanizama obrade i interakcije među informacijama;
  • Istraživanje mehanizama generisanja biološkog odgovora na informacione signale i poruke (elektromehanička sprega, sprega signal sekrecija);
  • Istraživanje uloge i mehanizama stvaranja povratnih veza u živim sistemima;
  • Istraživanje dinamike informacionih poruka u živim sistemima.

U današnje vreme su proučeni primarni mehanizmi prijema pojedinačnih informacionih signala koje prenose neki nosači informacionih signala. Istraživani su mehanizmi recepcije informacionih signala koje prenose medijatori: acetilholin, adrenalin. Utvrđeno je da se receptori proteinskih, peptidnih hormona i mnogih biološki aktivnih materija nalaze na citoplazmatskim membranama, a receptori steroidnih hormona se nalaze u citoplazmi.

Ispitivana je uloga različitih sekundarnih posrednika u mehanizmu prenošenja informacija koje prima plazmatska membrana uz delovanje medijatora i hormona, peptida na unutarćeliske strukture.

Proučavanje bioloških jezika počinje od proučavanja ″slova“, ″glasova“, ″reči“ i ″rečenica“. Svaka ćelija ″zna“ nekoliko jezika. Dobro su proučeni jezici molekula DNK, RNK, belančevina. ″Slova“ jezika RNK predstavljaju nukleotidi: adenin, citozin, guanin i uracil. ″Reči“ jezika DNK i RNK sastoje se od tri slova – tripleta nukleotida.

″Rečenice“ – gena se sastoje od različitog broja ″reči“. ″Azbuka“ jezika belančevina se sastoji od 20 ″slova“ – aminokiselina. Dešifrovanjem genetskog koda utvrđeno je da svakom ″slovu“ jezika belančevina odgovara ″reč“ jezika RNK – tripletu nukleotida. U jeziku bioloških membrana ″slova“, sekundarni su posrednici: joni kalcijuma, ciklični nukleotidi, diacilglicerin, inozitoltrifosfat. ″Slova“ jezika međućelijske i međuoarganske komunikacije predstavljaju primarne posrednike: medijatore, hormone, biološki aktivne materije. Biološke informacije mogu prenositi (nosači) ne samo materijalni prenosioci – ″slova“, već i energetski prenosioci – ″glasovi“. Takvi ″glasovi“ pri transmembranskom prenošenju informacija predstavljaju potencijale dejstva ili tzv. spore talase, a kod međućelijskog prenošenja informacija to su elektromagnetni talasi, mehaničke oscilacije i dr. Dokazano je da se uobičajeno biološke informacije ne prenose ″slovima“ ili ″glasovima“, već ″rečenicama“ koje se sastoje od ″reči“. U poslednje vreme učinjen je pokušaj proučavanja fonetike, morfologije i sintakse ćelijskih jezika.

Istraživani su: struktura i funkcije kanala za prenos informacija u organizmu čoveka i životinja, mehanizmi memorisanja, mehanizmi generisanja biološkog odgovora na informacione signale mehanizmi stvaranja povratnih veza u živim sistemima.

Još uvek nisu dovoljno istraženi mehanizmi obrade i interakcije između informacija i dinamika informacionih poruka u živim sistemima. Razvoj bioinformatike ima veliku važnost za dalji razvoj Informacione Medicine sa veoma važnim delovima poput informodijagnostike,biorezonantne, multirezonantne i informacione terapije.

Vesti

02.05.2014
Kako da se zaštitite od pčelinjeg polena ?

Proleće donosi uživanje za mnoge ljude bi voleo da se sastane sa pluća mirisom...

Saznajte više
02.05.2014
Kako da se zaštitite od pčelinjeg polena ?

Proleće donosi uživanje za mnoge ljude bi voleo da se sastane sa pluća mirisom...

Saznajte više
02.05.2014
Kako da se zaštitite od pčelinjeg polena ?

Proleće donosi uživanje za mnoge ljude bi voleo da se sastane sa pluća mirisom...

Saznajte više