درجة البكالوريوس

ما هي المعلوماتية الحيوية؟

باختصار ، المعلوماتية الحيوية هي دراسة ومعالجة المعلومات البيولوجية عبر الكمبيوتر. المعلوماتية الحيوية ، وهي علم متعدد التخصصات ، تطور تقنيات لتخزين البيانات البيولوجية واسترجاعها من المتجر وتنظيمها وتحليلها. تستخدم المعلوماتية الحيوية علوم الكمبيوتر والإحصاءات ، بالإضافة إلى علم الأحياء. وبالتالي ، من المتوقع أن يستخدم علماء المعلومات الحيوية بكفاءة لغة برمجة واحدة على الأقل.

كيف توصلنا إلى المعلوماتية الحيوية؟

تم استخدام اسم “المعلوماتية الحيوية” لأول مرة من قبل Paulien Hogeweg في عام 1970 ، مما يعني دراسة عمليات المعلومات في الأنظمة الحيوية (Hogeweg ، 2011). ابتداء من عام 2001 ، تسارع المجال مع الإعلان عن مشروع الجينوم البشري. بالكاد يمكن تمييز المعلوماتية الحيوية عن البيولوجيا الجزيئية في السبعينيات ؛ تم تأسيسه كعلم منفصل مع الحاجة إلى زيادة كمية البيانات ، ومع الفرص المتزايدة لعلوم الكمبيوتر المقدمة.

ما هي البيانات الجينية؟
المواد الخام للمعلوماتية الحيوية هي البيانات الجينية والتعبير الجيني المرتبط بها. لكن ما هي البيانات الجينية؟ إنها خصائص الحمض النووي الكاملة لكائن حي ، سواء وراثي أو وراثي. منذ عصر مندل ، كان نهج دراسة هذه الخصائص غير مباشر في الغالب (تحليل الروابط ، التنميط النووي وما إلى ذلك) ، واستبدلت تكنولوجيا التسلسل هذه المناهج في قرننا. يشير التسلسل إلى الأحماض النووية (A ، T ، C ، G ، U) بالترتيب الصحيح الذي يشكل بوليمر الحمض النووي (DNA / RNA).

الحمض النووي

DNA والكروموسوم

ماذا يمكننا أن نفعل بالبيانات الجينية؟
يحتوي كل كائن حي على جينات وعناصر جينية خاصة بالأنواع. يتم استخدام تقنية التسلسل والتحليل الجيني ، التي تصبح أسرع وأرخص كل يوم ، لزيادة جودة الحياة بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، يمكن استخدام التحليل الجيني لإثبات وجود كائن حي. قد يبدو الأمر غريبًا في البداية ، لذا تحقق من هذا المثال. الطريقة الأكثر ملاءمة لفهم ما إذا كان الشخص مصابًا بالملاريا (Plasmodium) في الدم هو إجراء تحليل جيني قائم على PCR ، حيث قد لا يتم ملاحظة بعض أنواع Plasmodium تحت المجهر. (McCutchan ، 2008).

قد تتصور أنك تريد تصنيف عدد من الكائنات الحية. هذه الأنواع من المنظمات لتحديد العلاقة بين الأنواع مطلوبة لعلم التصنيف وتطبيقاته (إيجاد مضادات حيوية جديدة للبكتيريا والنباتات ذات المقاومة المحسنة وما إلى ذلك). تم التصنيف وأشجار السلالات باستخدام ميزات مثل اللون والحجم في عصر أرسطو ؛ في الوقت الحاضر يستخدم العلماء ويقارنون الكثير من السمات الواقعية مثل الجينوم (معلومات DNA الكاملة لكائن حي). يجب على علماء المعلوماتية الحيوية لتنفيذ هذه المهمة أن يعرفوا عن علم الوراثة للتعرف على الأنماط الجينية ، والإحصاءات لمتابعة وتنظيم هذه الأنماط ، وعلوم الكمبيوتر لإدارة وحساب هذه الأنماط في أجهزة الكمبيوتر. في مثال آخر ، الصورة التي تريد فهم الخطوات التطورية التي مرت بها الميتوكوندريا. إنهم علماء المعلومات الحيوية ، الذين يتابعون تغيره التطوري في الوقت المناسب من خلال تتبع الآثار الجينية الصغيرة (Gray et al. ، 1999). بمقارنة الجينوم البكتيري بالجينوم الميتوكوندريا باستخدام التحليلات الجينية والإحصائية ، قدم علماء المعلوماتية الحيوية دليلاً على داء التوالد. وبالمثل ، فإن تتبع الانتواع والهجرة في الوقت المناسب ، والذي يعود إلى التطور يتطلب معلوماتية حيوية قوية.

إندو

تطور الميتوكوندريوم

كيف يمكننا استخدام البيانات الجينية في الصناعة؟
تعد التكنولوجيا الحيوية من أكثر المجالات الواعدة في العالم ، حيث تستخدم العديد من العلوم البيولوجية. تخيل أنك تأخذ عينة من فوهة ساخنة وحمضية ، والتي تحتوي على العديد من الكائنات الحية المختلفة. سيعطي تسلسل الحمض النووي الكلي للعينة (تحليل metagenomic) أدلة مهمة جدًا حول كيفية إدارة الأنواع المختلفة في هذا المكان لمشكلة درجة الحرارة المرتفعة / درجة الحموضة المنخفضة ، باستخدام الجينات ؛ قد تكتشف حتى جينات جديدة مسؤولة عن هذه الكائنات من أجل البقاء في الظروف القاسية. العثور على جينات جديدة أمر مهم للغاية في مجال التكنولوجيا الحيوية. تستثمر الحكومات وشركات التكنولوجيا الحيوية الكثير لاكتشاف الجينات وتصنيف الجينات لأغراض من إنزيم البوليميراز المستقر عند درجات حرارة عالية (لتقنيات تفاعل البلمرة التسلسلي) إلى البكتيريا التي تحول السليلوز إلى الكحول (للوقود الحيوي) (Biello ، 2010).

كيف نستخدم المعلومات الوراثية في الطب؟
تختلف المعلومات الوراثية بين أفراد الأنواع. على الرغم من أن هذا الاختلاف يساعد الأنواع على التكيف والبقاء ، إلا أنه يتسبب أيضًا في تعرض بعض الأفراد لأمراض محددة أو الإصابة بأمراض وراثية. يتم إجراء دراسات جينية متقدمة لربط الأمراض بالجينات أو الطفرات المسؤولة. من خلال تحليل الجينوم الخاص بشخص ما ، يمكنك رسم الأمراض التي يحملها أو التي من المحتمل أن تتطور. قد يستخدم علماء الوراثة أدوات المعلوماتية الحيوية هذه بأنفسهم ، ولكن في معظم الأحيان يتدخل عالم المعلوماتية الحيوية. أصبح تطبيق تقنيات التسلسل على نطاق واسع نهجًا شائعًا جدًا للتشخيص الجيني. (قدمت Illumina الجينوم الكامل 1000 دولار بحد ذاته

الفرص المتاحة لدرجة البكالوريوس

♦باحث أكاديمي
♦مساعد بحث سريري
♦عالم سريري ، علم الجينوم
♦عالم سريري ، علم المناعة
♦مستشار وراثي
♦صيدلي
♦مربي النبات / علم الوراثة
♦عالم باحث (علوم الحياة)