Thực hành Tin sinh hoc ứng dụng

NỘI DUNG:

Tin sinh học là một ngành khoa học ứng dụng toán học (thống kê) và khoa học máy tính vào lĩnh vực sinh học (sinh học phân tử và y học). Thuật ngữ tin sinh học lần đầu tiên được Paulien Hogeweg giới thiệu năm 1979 dùng để mô tả những nghiên cứu về các quá trình trong các hệ thống sinh học. Vào cuối những năm 1980, thuật ngữ này được đưa vào lĩnh vực di truyền học (genetics) và nghiên cứu genome (genomics) liên quan đến việc xác định trình tự, quản lý, phân tích và khai thác các CSDL sinh học. Tin sinh học hiện liên quan đến xây dựng và phát triển các cơ sở dữ liệu, các thuật toán, thống kê và các kỹ thuật máy tính để giải quyết các vấn đề liên quan đến lý thuyết và thực nghiệm trong việc quản lý và phân tích các dữ liệu sinh học. Mô phỏng và dự đoán sự tương tác giữa các phân tử và các quá trình sinh học là một hướng của tin sinh học đang ngày càng được tập trung nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi.

Hình 1: Tin sinh học và mối liên hệ giữa các lĩnh vực

1.2. Nền tảng sinh học cho sự ra đời và phát triển của bioinformatics

Một trong những nền tảng quan trọng trong sinh học là việc phát hiện ra bên trong mỗi tế bào chứa vật chất di truyền là DNA. Phân tử DNA mã hóa cho mRNA và các loại RNA khác. Protein được dịch mã từ phân tử mRNA sẽ thực hiện vô vàn chức năng sinh học kể trong đó bao gồm cả việc điều hòa hoạt động của các gene và các protein cũng như các quá trình sinh học. Lấy người làm ví dụ minh họa, cơ thể chúng ta được tạo nên bởi khoảng 1012 tế bào, trong đó, mỗi tế bào chứa 23 cặp NST. Đến nay có khoảng 23.000 gene ( ) được phát hiện ở người. Kết quả xác định trình tự cho thấy kích thước genome người khoảng 3,2.109 cặp nucleotide. Đến nay chúng ta hiểu một cách cơ bản là trình tự các gene mã hóa cho các RNA và protein (thông qua quá trình dịch mã) nhưng chúng ta thiếu rất nhiều thông tin cần thiết để hiểu thấu đáo được vai trò của DNA trong những bệnh nhất định hoặc chức năng của hàng ngàn protein do các gene tạo ra.

Các phương pháp hiện nay đang được dùng bao gồm thu thập, lưu trữ, cho phép truy cập tìm kiếm, phân tích và nghiên cứu các mối liên quan giữa các dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu khổng lồ và phức tạp được nhóm lại vào trong một lĩnh vực nghiên cứu được gọi là tin sinh học. Như vậy, mục tiêu của tin sinh học là cung cấp cho các nhà khoa học các phương tiện và công cụ để giải thích:

• Các quá trình sinh học phổ biến hiện nay

• Các rối loạn chức năng của những quá trình này dẫn đến các bệnh tật

• Các hướng tiếp cận để cải thiện hoặc tìm ra các thuốc điều trị mới

Việc sử dụng các kỹ thuật này đã tăng lên rất nhanh chóng thể hiện ở số lượng các nguồn CSDL, các công cụ phân tích, các dịch vụ cũng như nhu cầu và quy mô sử dụng tin sinh học. Quá trình này sẽ dẫn đến đòi hỏi các nhà tin sinh học, khoa học máy tính cần phải phát triển để nâng cao độ chính xác và giảm thời gian cho các nhà nghiên cứu sinh học.

Tin sinh học là một lĩnh vực nghiên cứu đa ngành, ở mức độ nhất định, nó được đặt trên nền tảng của sinh học phân tử (nguồn cung cấp CSDL cần phân tích), khoa học máy tính (cung cấp các phần cứng cho việc phân tích và mạng lưới máy tính để so sánh, đối chiếu các kết quả phân tích), các thuật toán để phân tích dữ liệu. Ba yếu tố này có vai trò sống còn đối với tin sinh học. Ngay sinh học phân tử, bản thân nó cũng là một lĩnh vực tương đối mới được dựa trên nền tảng của nhiều môn khoa học cơ bản mà quan trọng nhất là di truyền học, hóa sinh học, vi sinh học, tế bào học… Dưới đây là một vài điểm mốc lịch sử quan trọng cho sự phát triển của sinh học phân tử và tin sinh học:

LƯU Ý:

Tài liệu được chia sẻ bởi CTV EBOOKBKMT "Mân Trần Lê" chỉ được dùng sử dụng phục vụ mục đích học tập và nghiên cứu.

LINK DOWNLOAD