بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
Bio Informatics
سمینار درس کاربرد فناوری اطلاعات در پزشکی
اسلاید 2 :
فهرست
تاریخچه ...
تعریف ..
خصوصیات مشترک سیستم های جاندار.
پروتئین و DNAو RNA ..
اهداف..
ضرورت بیوانفورماتیک...
فعالیت های اصلی..
چالش های اصلی..
حوزه های کاربرد..
بانک های اصلاعاتی، الگوریتم ها ، نرم افزارها ..
بیو انفورماتیک در ایران...
جمع بندی ..
اسلاید 3 :
تاریخچه
1865 : کشف قوانین پایه وراثت نخودفرنگی توسط Gregor Mendel (پدر علم ژنتیک)
1869 : کشف DNA و نامگذاری به نام نوکلئین توسط Johann Friedrich Miescher
1881: اثبات ترکیب کروموزوم ها از نوکلئین ها توسط Edward Zacharias
1899: تغییر نام نوکلئین به نوکلئواسید توسط Richard Alltman
1902 : اثبات وجود پیوند بین آمینو اسیدها و شکل گیری پروتئین ها از آن توسط Emil Herman Fisher
(دریافت جایزه نوبل)
1911: کشف اینکه ژنهای روی کروموزومها ، واحدهای مجزای وراثت هستند توسط Tomas Hunt Morgan
+ کشف RNA توسط Pheobus Aaron Theodore
1881: تشخیص ساخت پروتئین ها از ژنها توسط George Beedle و Edward Tatum
1943: ساخت اولین کامپیوتر همه منظوره در دانشگاه پنسیلوانیا
1952: ساخت ژن ها از DNA توسطGeorge Beedle Alfred Hershey و Martha Chase
+ پیشنهاد مدل دومارپیچی برای DNA توسط Watson و Crick
اسلاید 4 :
تاریخچه
1954: ایجاد روش های اتم سنگین برای حل مسائل فازی در کریستال شناسی پروتئین
1955: یافتن توالی اولین پروتئین جهت آنالیز (انسولین گاوی) توسط Friedrick Sanger
1969: ایجاد ARPANET از طریق پیوند کامپیوترهای دانشگاه های Stanford و USBC و Utah و UCLA
1970: انتشار جزئیات الگوریتم Needleman-Wunsch برای مقایسه توالی ها
1972: ایجاد اولین بانک داده زیست شناسی بنام Protein Identification Resource توسط Margaret Dayhoff
1986: ایجاد مکانیزم توالی دهی اتوماتیک توسط Leroy Hood
1986: پیدایش عبارت ژنومیک، جهت توصیف نظم علمی در نگاشت، توالی دهی و تحلیل ژنها توسط Thomas Roderick
1988: تاسیس مرکز ملی اطلاعات بیوتکنولوژی (NCBI) در موسسه ملی سرطان + شروع پروژه ژنوم (نگاشت و توالی دهی
ژنوم انسان)
1992: تاسیس موسسه تحقیقات ژنومیک (TIGR ) توسط Craig Venter
اسلاید 5 :
1994: شکل گیری منطق ژن در Maryland
1999: توالی دهی اولین کروموزوم انسانی (شماره 22 )
2001: انتشار اولین پیش نویس توالی دهی ژنوم انسانی در سطح بین المللی
2003 : تکمیل پروژه ژنوم انسانی
2008 : صدها ژنوم از آرایه مختلفی از گونه ها
اسلاید 6 :
تعریف
بنا به تعریف NCBI (National Center for Biotechnology Information )
شاخه ای از علم که از تلفیق زیست شناسی، علم کامپیوتر و فناوری اطلاعات ایجاد شده است. و با استفاده از کامپیوتر، نرم افزارهای کامپیوتری و بانک های اطلاعاتی، سعی میگردد تا به مسائل بیولوژیکی بخصوص در زمینههای سلولی و مولکولی پاسخ داده شود و تحقیقات وسیعتری در خصوص پروتئین ها و ژنها بعمل آید.
تعریف کاربردی:
جمع آوری ، ذخیره سازی، بررسی، تحلیل، تفسیر و توسعه
حجم وسیعی از اطلاعات بیولوژیکی در بانک های اطلاعاتی.
که این اطلاعات عبارتند از:
توالی های ژن
فعالیت های بیولوژیکی
فعالیت های داروشناختی
ساختار بیولوژیکی
توصیف ژن ها
بیوانفورماتیک از کامپیوترهای قدرتمند و تکنیک های آماری
برای انجام اهداف تحقیقاتی استفاده می کند.
زیست شناسی
آمار
فیزیک
کامپیوتر
شیمی و بیوشیمی
بیوانفورماتیک
اسلاید 7 :
خصوصیات مشترک سیستم های جاندار
مکانیزم رخداد اینها در Central Dogma کپسوله شده است.
گردش اطلاعات از DNA به RNA و سپس به Protein
این سیستمی است که زندگی زمین بر آن استوار است.
ساخت سلول و اداره آن
کسب انرژی برای انجام این کار
پاسخ به محیط
تکثیر و دوباره سازی
اسلاید 8 :
CENTRAL dOgma
GENOTYPE (i.e. Aa)
PHENOTYPE (pink)
GENE (DNA)
MESSENGER (RNA)
PROTEIN
TRAIT
ATGCAAGTCCACTGTATTCCA
UACGUUCAGGUGACAUAAGGG
transcription
reverse tr
translation
replication
DNA
RNA
PhenoType
Protein
اسلاید 9 :
پروتئین
درشت مولکول هایی که از زیر واحدهایی بنام اسیدهای آمینه ساخته شده اند.
اهمیت آن در زندگی:
عهده دار رفتار سلولی و تمام فعالیتهایی است که در سلول انجام میشود.
ایجاد غشایی که سلول را دربرمی گیرد.
شکست غذاها برای تولید سوخت
گوناگونی اشکال و خواص شیمیایی
دریافت اطلاعات از محیط و گفتگو با سلول پاسخ سلولی
اگر کار پروتئینها از حالت طبیعی خارج شود، میتوانند باعث بروز بیماریهای مختلف شوند:
- سرطان
- آلزایمر
- پارکینسون
اسلاید 10 :
dna
درشت مولکول هایی که از زیر واحدهایی بنام نوکلئوتید ها ساخته شده اند.
اهمیت آن در زندگی:
ذخیره سازی طولانی مدت اطلاعات ژنتیکی
حاوی اطلاعاتی در مورد زمان و چگونگی ساخت پروتئین ها
گوناگونی اشکال و خصوصیات شیمیایی
پایداری بسیار زیاد نوکلئوتیدها ، بطوریکه می توانند دقیقا نسخه عین خود را تولید کنند.
خواص شیمیایی نوکلئوتیدها بسیار بیشتر از آمینو اسیدها است.
اسلاید 11 :
RNA
یک اسید نوکلئیک در سلول
ساخت توسط DNA
انواع :
tRNA ( transfer RNA )
( messenger RNA) mRNA
rRNA (ribosomal RNA )
اهمیت آن در سلول :
اجازه خواندن دستورالعمل ها (mRNA)
ترجمه زبان DNA (نوکلئوتیدها) به زبان پروتئین (آمینواسیدها) (tRNA)
ساخت پروتئین (rRNA)
اسلاید 12 :
اهداف
سازماندهی داده ها بگونه ای که محققان بتوانند به اطلاعات بیولوژیکی موجود دسترسی داشته باشند و نتایج جدید را ارسال نمایند. (مثال : بانک داده پروتئین)
توسعه ابزارهایی برای کمک به تحلیل این داده ها ( مثال :مقایسه توالی یک پروتئین با دیگر پروتئین ها )
استفاده از این ابزارها برای تحلیل داده ها و تفسیر نتایج، بصورتی که از نظر بیولوژیکی با معنا باشد.
اسلاید 13 :
ضرورت بیوانفورماتیک
رشد روز افزون اطلاعات در زمینه :
شناسایی انواع مختلف موجودات زنده
عوامل بیماری زا
فرایند های زیستی
ساختارهای ژنتیکی
شناسایی ژنها
پروتئین ها
کمبود دائمی متخصصین آموزش دیده
گوناگونی کاربردهای بیوانفورماتیک
نیاز به انواع مختلف متخصصین بیوانفورماتیک
اسلاید 14 :
بانک ژن، هر 14 ماه دوبرابر می شود:
ضرورت بیوانفورماتیک
اسلاید 15 :
فعالیت های اصلی
بررسی متابولیت های حاصل از متابولیسم سلولی
بررسی، شناسایی، تحلیل و مقایسه توالی نوکلئوتیدهای ژن یا ژن های یک جاندار زنده
مطالعه، شناسایی، تحلیل و مقایسه توالی آمینواسیدهای پروتئین ها یا پروتئین های جانداران زنده
بررسی و تحلیل توالی نوکلئوتیدهای mRNA یک جاندار با دیگر mRNA ها و پردازش mRNA
اسلاید 16 :
چالش های اصلی
تعیین مدلهایی برای تشخیص زمان و مکان وقوع رونویسی در یک ژنوم
تعیین و پیشگویی مدلهایی برای پیوندهای دیگر RNA
تعیین مدل هایی برای خط سیر عبور سیگنال : توانایی پیش بینی پاسخ های سلولی به محرک های خارجی
تعیین کدهای بازشناخت protein:DNA, protein:RNA, protein:protein
پیش بینی صحیح ساختار پروتئین اولیه
طراحی رابطه ای مولکول های کوچک بازدارنده پروتئین ها
فهم مکانیکی تکامل پروتئین
فهم مکانیکی تکامل ژنوم و گونه ها
راه های سیستماتیک توصیف عملکرد ژن و پروتئین
توصیف ژن با استفاده از Microarray ها
آموزش : توسعه رشته بیوانفورماتیک
اسلاید 17 :
حوزه های کاربرد در حال و آینده
زیست شناسی مولکولی و سلولی
ژنتیک
علوم تکاملی و تکامل نژادی
حوزه های مختلف بیوتکنولوژی نظیر : صنایع داروسازی ،میکروبیولوژی، نانو بیوتکنولوژی
کشاورزی
مدیریت زیست و فناوری زیستی
پزشکی
کشف دارو
طراحی داروهای مناسب با کمک مدل سازی پروتئین و واکنش آن
تشخيص بيماری ها
شناسايی علل ژنتيک بيماریها
مدیریت بیماری ها
جنین شناسی
اسلاید 18 :
داده ها
انواع :
DNA
RNA
پروتئین
Microarray :
DNA Microarray
Protein Microarray
Tissue Microarray
Antibody Microarray
روال :
جمع آوری داده
تهیه بانک اطلاعاتی داده ها
ذخیره سازی داده
آنالیز داده
داده کاوی
مدل سازی بیولوژیکی
اسلاید 19 :
Microarray
رشته ای از نقطه های DNA، پروتئین یا بافت، مرتب شده روی یک آرایه،برای تحلیل های همزمان
جنس Chip : شیشه، پلاستیک یا سیلیکون
افزایش سرعت تحقیقات
فقدان استاندارد واحد برای همه انواع آن
عدم سازگاری انواع مختلف
بافت سرطانی
بافت سالم
پیدا کردن ژنهایی که بیشترین اختلاف را در سطوح عبارات خود بین بافت های سالم و سرطانی نشان می دهند.
