Mavzu: Zamonaviy biologiya rivojlanishida bioinformatikaning o’rni

Mavzu: Zamonaviy biologiya rivojlanishida bioinformatikaning o’rni.
Reja
1.Bioinformatika faning rivojlanish tarixi
2.Bioinformatika fanining istiqbollari
3.Bionformatika fanining boshqa fanlar bilan integratsiyasi
4.Zamonaviy
biologik
tadqiqotlarda
bioinformatikaning
axamiyati
Bioinformatika hozirgi kunda rivojlangan davlatlar ilmiy jamoatchiligi
orasida tez-tez quloqqa chalinib turadigan atamalardan biriga aylanib bo‘ldi.
Vaholanki bir necha o‘n yillar avval biologiya va informatikani bir-biridan alohida
fan sifatida tushunar edik. Lekin buni qarangki biologiya va informatika fanlarining
ham o‘zaro kesishgan nuqtasi bor ekan. Ana shu nuqtada bioinformatika fani yuzaga
kelgan. Bioinformatika bu biologik ko‘rsatkichlarni ifodalashda foydalaniladigan
usullar va dasturlarni ishlab chiquvchi fan. Tadqiqotchi tomonidan biologiyaning
biror sohasida tajribalar olib borgan sayin ushbu yo‘nalishga oid biologik
ma’lumotlar ko‘lami ortib boraveradi. Bu esa ushbu ma’lumotlarni qo‘lda analiz
qilish imkonini qiyinlashtiradi. Xuddi mana shu yerda biolog axborot
texnologiyalariga ehtiyoj seza boshlaydi. Biologik ko‘rsatkichlarni kompyuter unga
yuklangan dastur asosida hisoblaydi, guruhlarga ajratadi, analiz qiladi, qayta
ishlaydi. Bu ishning aniq va qisqa vaqtda amalga oshirilishini ta’minlaydi.
Informatika fanining XX asrning ikkinchi yarmida paydo bo‘lgan davrdan boshlab
fizika-matematika, texnika, gumanitar va boshqa fanlarga ham tadbiq qilinishi
hamda ular bilan hamkorlikda ishlashi tobora kengayib bormoqda. Hozirgi kunda
informatika fani usullarini chetlab o‘tadigan biron-bir fan sohasini topish mushkul.
Tabiiy fanlar ham bundan mustasno emas. O‘tgan asrning 60-yillar oxiri 70-yillar
boshlarida biologiyada EHM (elektron hisoblash mashinalari) faol qo‘llanila
boshlandi: shu bilan birgalikda ularning xotiralari va operatsion tezliklari oshdi va
o‘lchamlari kichraytirildi. Shu bilan birgalikda biologiya sohasida informatsion
tahlillarni talab etuvchi katta miqdordagi eksperimental ma’lumotlar to‘planib qoldi.
Bunga misol qilib bir qancha davlat olimlari hamkorligida 2003 yildayoq odam
genomining sevenirlanishini keltirish mumkin.
Bioinformatika qayerda qo‘llaniladi?
Hozirgi rivojlangan dunyoda alohida fanlar katta yutuqqa erisha olmaydi.
Integratsiyalashgan fanlar yoki yo‘nalishlar esa nisbatan ulkan natijalarga erisha
oladi. Shu bois agar biolog o‘z navbatida axborot texnologiyalaridan, dasturlash
tillaridan xabardor bo‘lsa, mehnat bozorida unga bo‘lgan ehtiyojning yuqori
bo‘lishiga va o‘z navbatida katta moliyaviy manbaga erishishiga sabab bo‘ladi. Ayni
vaqtda farmatsevtika, biotexnologiya, meditsina, biokimyo, biofizika, ekologiya,
filogenetika, genetika kabi sohalarda bioinformatika fani va uning metodlariga
bo‘lgan talab kundan kunga ortib bormoqda.
Hattoki klassik fanlardan hisoblangan sistematika, zoologiya, botanika fanlari ham
so‘nggi o‘n yillikda bioinformatikaga tez-tez murojaat qilmoqda. Ayniqsa turlarni
aniqlash
borasida
bioinformatika
usullaridan
keng
foydalanilmoqda.
Bioinformatika faning qisqacha tarixi
1970-yilda niderland nazariyotchi biologi Polina Hogeveg va Ben Hesper biotik
tizimdag informatsion jarayonlarni tadqiq etish davomida “bioinformatika” degan
terminni qo‘llagan.
Dastlab 1950-yillarda Frederik Senjer insulin oqsilining ketma-ketligini aniqlagan
vaqtdayoq molekulyar biologiya fanida kompyuterlarning ahamiyati orta boshlagan.
Boisi bir necha xil organizmlardagi insulin oqsilining ketma-ketligi tartibini o‘zaro
qo‘lda solishtirib chiqish amaliy jihatdan imkonsiz bo‘lgan. Bu sohada ishlagan ilk
tadqiqotchilardan biri Margaret Oukli Deyxoff edi.
U birinchilardan bo‘lib oqsil ketma-ketligi haqidagi ma’lumotlarni to‘plab, uni kitob
holida chop etdi va ilk marotaba molekulyar evolutsiya sohasida o‘zaro bir qatorga
jamlangan oqsil yoki nukleotidlar ketma-ketligini qo‘llash metodikasini ishlab
chiqdi. NCBI direktori Devid Lipman uni “bioinformatikaning otasi va onasi” deb
atalagan edi. Bioinformatikaning asosiy vazifalari nimalardan iborat?
Normal hujayraning turli kasalliklar vaqtida qanday o‘zgarishini tadqiq etish uchun
avvalo u haqidagi barcha biologik ko‘rsatkichlar o‘zaro umumlashtirilgan va bir
butun sistemaga aylantirilishi lozim edi. Mana shundagina olimlar hujayraning
holatiga yaxlit bir nazar sola olish imkoniga ega edilar. Xuddi mana shu nuqtada
bioinformatika olimlarga juda qo‘l kela boshladi.Uning metodlari yordamida
hujayradagi barcha ko‘rsatkichlarni umumlashtirish, tahlil qilish va biror
yo‘nalishga talqin etish imkoni mavjud edi. Hujayradagi ushbu ko‘rsatkichlarga
nukletidlar va aminokislotalar ketma-ketligi, oqsil domenlari va oqsil
tuzilishi kiradi. Ma’lumotni tahlil qilish va talqin qilishning dolzarb
jarayoni hisoblash biologiyasi deb ataladi.
Qo‘llaniladigan eng muhim sohalari
Ayni vaqtda bioinformatika biologiyaning juda ko‘p sohalarida qo‘llaniladi.
Shulardan biri evolutsion biologiyadir. Evolutsion biologiya turlarning kelib
chiqishi hamda uzoq vaqt mobaynida qanday shakllanishini tadqiq etadi.
Bioinformatika quyidagi yo‘nalishlarda evolutsion biologlarga yordam beradi:
Ko‘pgina organizmlar (tur sonining ahamiyati yo‘q) DNK sidagi o‘zgarishlarni
o‘rgangan holda ularni evolutsiya jarayonini o‘rganishda;
Butun boshli genomlarni solishtirishda (BLAST yordamida); bu esa evolutsion
jarayonlarni yaxlit holatda o‘rganish imkonini beradi.
Populyatsiyalarning kompyuter modelini ishlab chiqishda; bu uzoq vaqt davomida
ushbu biologik tizimdagi o‘zgarishlar va o‘ziga xoslik jarayonini o‘rganish imkonini
beradi. Juda ko‘p turlar haqidagi ma’lumotlarni o‘zida jamlagan maqolalarning
yaratilishida.
Bionformatika fanining boshqa fanlar bilan integratsiyasi
Molekulyar genetika
Biotexnologiya
Biokimyo
Genomika
Molekulyar genetika
Molekulyar genetika - molekulyar biologiyaning asosiy yoʻnalishlaridan biri, irsiy
axborot strukturasi va funksiyasini, uning yuzaga chiqishi mexanizmlarini
oʻrganadigan fan. Molekulyar genetikaning rivojlanishi 1928 yilda F. Griffit
tomonidan bakteriyalarda transformatsiya hodisasini kashf etilishidan boshlanadi.
Eyveri va shogirdlari (1944) transformatsiya asosida hujayraga yot DNK
(dezoksiribo-nuklein kislota) kirib irsiy axborotni oʻzgartirishiini aniqlashdi.
Keyinchalik transduksiya (bakteriofaglar orqali bir hujayradan ikkinchisiga DNK
qismlarining koʻchirib oʻtkazilishi) hodisasining kashf etilishi irsiy moddaning
moddiy asosi nuklein kislotasi ekanligini uzil-kesil tasdikladi.
Bidl va Teytum (1948) tomonidan "bir gen — bir ferment" gipotezasining yaratilishi
genetikani biokimyo bilan bogʻlikligini koʻrsatdi. Bu kashfiyotlar nuklein
kislotalarni oʻrganishga bagʻishlangan tadqiqotlarning keng rivojlanishiga sabab
boʻldi. M. Uilkins va R. Franklin (1950—52) DNK molekulasining
rentgenogrammasini olishdi. E. Chargaff (1947—50) DNKdagi azotli asoslarning
komplementarligi prinsipini aniqlashdi. Bu tadqiqotlar D. Uotson va F. Krik (1953)
tomonidan DNK molekulasi qoʻsh spiral modelining yaratilishi uchun asos boʻldi.
Bu modelga asosan DNK 2 polinukleotid zanjiridan iborat.
Zanjirda DNK molekulalari komplementar azot asoslarining vodorod bogʻlari orqali
oʻzaro birikadi. DNK modelining yaratilishi tufayli DNKning matritsa prin-sipi
asosida reduplikatsiyasi, genetik kodning va irsiy axborotning koʻchirilishi
(transkripsiya)ning , mutatsiya mexanizmlari va DNK mutatsiyalarining qayta
tiklanishi (reparatsiya) mexanizmlarini oldindan bashorat qilish mumkin boʻldi.
Bu kashfiyotlar gen nazariyasining yaratilishi uchun asos boʻldi. Keyinchalik irsiy
axborot yuzaga chiqishining yangi mexanizmlari va genlar faoliyatining idora
qilinishi koʻrsatib berildi; genlarning ekzonintron tuzilishi, splaysing , protsessing
jarayonlari, mobil genlar, psevdogenlar, onkogenlar, rekombinatsiyalanuvchi genlar
kashf etildi.
|