bioinformatiikka

bioinformatiikka määritelmä

bioinformatiikka on tieteidenvälinen tieteenala, joka yhdistää käsitteitä biologiasta ja tietojenkäsittelytieteestä suurten laskennallisten kysymysten ratkaisemiseksi. Tietokoneiden rooli on noussut viime vuosina yhä suuremmaksi, ja lähes kaikki tieteet hyödyntävät teknologiaa tiedon käsittelyyn ja analysointiin. Perustasolla bioinformatiikkaa voidaan pitää tietokonetaulukoiden ja biologisten havaintojen yksinkertaisena käyttönä kvantifioida ja analysoida olemassa olevaa tietoa. Vaikka tällaiset tehtävät olivat aiemmin yksinomaan tiedemiesten käytettävissä tietokoneella, kuka tahansa, jolla oli ymmärrys biologiasta ja taulukkolaskentaprosessori, saattoi harjoittaa bioinformatiikkaa. Ala on kuitenkin edennyt nopeasti alusta lähtien. Nyt kehitetään edistyneitä ohjelmia ja ohjelmistoja, jotka käsittelevät monenlaisia ongelmia ja vastaavat kysymyksiin, jotka olivat aiemmin testaamattomia. Bioinformatiikkaa ja laskennallista biologiaa pidetään nykyään keskenään vaihdettavina termeinä.

bioinformatiikan pääaine

bioinformatiikan käytön lisääntyminen kaikilla tieteenaloilla on lisännyt suuresti bioinformatiikan pääaineiden kysyntää. Jotkut koulut ovat luoneet poikkitieteellisiä ohjelmia niiden biologian ja tietojenkäsittelytieteen osastot, jotka auttavat siltaa kuilu kahden tieteet. Muut ohjelmat ottavat tietyn osan bioinformatiikasta opetettavan tieteen yhteydessä. Esimerkiksi monissa epidemiologisissa ohjelmissa bioinformatiikka muodostaa osan kurssityöstä.

on useita tutkimusaloja, jotka sisältävät runsaasti bioinformatiikkaa. Esimerkiksi proteomiikka on tiedettä proteiinien ja niiden alkuperän luokittelusta ja ymmärtämisestä. Tietokoneita tarvitaan geneettisen koodin, aminohappojen sekvensoinnin ja proteiinien 3D-rakenteen mallintamiseen. Näiden mallien avulla voimme jopa ennustaa, miten tietyt proteiinit vuorovaikuttavat muiden molekyylien kanssa. Lopulta voimme ehkä mallintaa kokonaisen organismin ja tutkia, miten kaikki reaktiot tapahtuvat koko organismissa. Sama pätee genetiikkaan ja muihin tieteisiin, jotka nojaavat DNA: n käsittelyyn. Ennen tietokoneita pienenkin DNA-osan käsittely oli epärealistista, ja se veisi ihmiseltä vuosia pelkästään siihen liittyvien alkuaineiden suuren määrän perusteella. DNA: n, proteiinien ja muiden kudosten analysointi tietokoneiden avulla leviää myös muihin suuriin aineisiin. Jopa rikosoikeuden tutkinnot vaativat jonkin verran bioinformatiikan tuntemusta. Sormenjäljet ja DNA-todisteet muodostavat valtaosan todisteista monissa rikostapauksissa, ja bioinformatiikka on keskeisessä asemassa näiden todisteiden hankkimisessa ja validoimisessa.

monet bioinformatiikan tutkinnot ovat graduate-tason tutkintoja, sillä monimutkaisten tietokoneohjelmistojen ja monimutkaisten biologisten järjestelmien ymmärtämiseen tarvitaan paljon tietoa sekä tietokoneista että biologiasta. Muutamissa kouluissa on kuitenkin kehitteillä poikkitieteellisiä bioinformatiikan kandidaatintutkintoja. Bioinformatiikan ala laajenee nopeasti aivojen hermosolujen mittaamisesta tietokoneiden käyttöön viljelykasvien seuraamiseksi. Sellaisena, määrä uran mukana tieteen on myös nopeasti laajenee.

bioinformatiikka ura

kuten monilla tieteenaloilla, bioinformatiikka voi olla puhtaasti akateemista tai sitä voidaan yhdistää muihin tieteisiin ja soveltaa teollisuuteen. Bioinformatiikkaan erikoistuneet professorit ovat verrattain uusia, sillä laajalle levinnyt tietokoneen käyttöoikeus oli keskivertotutkijoilla vasta viimeisten 20 vuoden aikana. Kuitenkin useimmat koulut, joissa on arvostettuja biologian ohjelmia, lisäävät bioinformatiikan kursseja. Professorit ja tutkijat tutkivat yliopistoissa monenlaisia bioinformatiikan sovelluksia. Tutkimukset vaihtelevat orgaanisten reaktioiden tietokonesimulaatioista proteiinien ja toksiinien tietokonemallinnukseen, populaatioiden ja evoluution simulointiin. Teknologian soveltaminen biologiaan on niin moninaista, että suurinta osaa niistä ei voida käsitellä tässä.

teollisuudessa bioinformatiikka mullistaa monia toimialoja. Ajatellaanpa esimerkiksi maataloutta. Kasvitieteilijöiltä ja maanviljelijöiltä on kestänyt vuosisatoja kehittää nykyistä satoa. He ovat aiemmin tehneet tämän analysoimalla huolellisesti sadon, valitsemalla lajikkeita, jotka ovat olleet parhaita, ja lisääntymällä vain parhaita. Nyt bioinformatiikan avulla tietokoneita voidaan kouluttaa analysoimaan tiettyjen kasvien perimää, seuraamaan miljoonia kasveja kerrallaan ja ennustamaan, mitkä kasvit ovat parhaita. Vallankumoukset tekoälyssä auttavat ja nopeuttavat tätä prosessia. Samantyyppisiä hyötyjä nähdään monilla toimialoilla.

lääketeollisuus nojaa vahvasti bioinformatiikkaan. He eivät ainoastaan tarvitse ihmisiä analysoimaan ja kehittämään nykyisiä lääkkeitä, vaan he tarvitsevat seuraavan tason ajattelijoita, jotka voivat kehittää menetelmiä ja ohjelmistoja ennustamaan reaktioita, joita tietyt lääkkeet maksaisivat. Laskentatehon kasvaessa mallinnettavissa olevien reaktioiden määrä ja lajit kasvavat dramaattisesti. Tämä voi merkitä eläinkokeiden loppua ja uutta tietoon perustuvan huumeidenteon aikakautta. Myös muut lääketieteen Ammatit, mukaan lukien kaikki lääkäreistä biolääketieteen laitteiden luojiin, omaksuvat teknologian. Potilaiden hoito sairaaloissa nyt seurataan menetelmin kehitetty bioinformatiikka, ja voi merkittävästi parantaa seurantaa lääkärien ja sairaaloiden. Monet kehittyneet kuvantamismenetelmät ja sydämen ja aivojen Sähköiset aktiivisuustestit vaativat tietokoneanalyysiä niiden monimutkaisen luonteen vuoksi.

yksi ensimmäisistä bioinformatiikan ammateista, epidemiologia, käyttää teknologiaa vielä nykyäänkin mahdollisimman paljon. Monien yleisten sairauksien muotojen tunnistaminen ja tunnistaminen olisi edelleen arvoitus, ellei tietokonemallinnusta tehtäisi. Tietokoneiden ja kentällä kerättyjen tietojen avulla epidemiologit pyrkivät ymmärtämään tautiepidemioita ja sitä, miten voimme vähentää altistumistamme tartuntataudeille. Erilaiset ohjelmistot on suunniteltu tekemään kaikkea tautiepidemioiden maantieteellisen sijainnin jäljittämisestä mahdollisten tautien riskitekijöiden arviointiin, aina tauteja aiheuttavien organismien jäljittämiseen ja niiden kehittymisen seurantaan. Näin tekevät influenssarokotteen tekijät, jotka muokkaavat joka vuosi formulaationsa influenssaviruksen odotettujen mutaatioiden perusteella. Bioinformatiikka muodostaa perustan näille arvioille.

samansuuntaisesti monet populaatiobiologit seuraavat populaatiossa tapahtuneita muutoksia ajan mittaan tietokoneiden ja erikoistuneiden ohjelmistojen avulla. Vaikka tämä tarkoitti ennen sitä, että tiedemies merkitsi havaintonsa taulukkolaskentaan ja teki graafin, se on nyt paljon edistyneempää. Tutkijat voivat mitata ja havainnoida yksittäisiä muutoksia perimässä ajan kuluessa populaatiossa tietokoneiden kehittyneen prosessointitehon avulla. Vaikka makroevoluutio voi kestää miljoonia vuosia, mikroevoluutiota tapahtuu joka sukupolvessa ja tutkijat ovat nyt dokumentoineet sen bioinformatiikan avulla. Laajemmassa mittakaavassa ilmastotutkijat käyttävät bioinformatiikkaa tehdäkseen suuria laskelmia tiettyjen eliöiden vaikutuksista ympäristöön. Bioinformatiikan analyysin ansiosta tiedämme nyt, että suuri osa hapesta, johon turvaudumme, on peräisin meren levistä. Tämä tiede kasvaa jatkuvasti teknologian kehittyessä ja pystymme luomaan kehittyneempiä malleja sekä prosessoimaan ja keräämään enemmän tietoa.