russiaadjent

ارائه مقالات Bio It

russiaadjent

سلام
آیا از دوستان اطلاع دارند که در کشور چه فعالیتهایی راجع به Bio It انجام داده می شه.
در ضمن اگر خدا بخواد می خواییم تو این تاپیک از این به بعد راجع به بیو آی تی حرف بزنیم.

Siavash

اول از همه تشكر مي كنم كه اين تاپيك مفيد رو درست كرديد.
شايد براي شروع بد نباشه خود شما يك معرفي خيلي كوتاه از اين موضوع انجام بديد كه اصلاً Bio It چي هست و فوايد اون چيه؟
در ادامه اميدوارم دوستان هم ياري كنند تا از اين تاپيك يك نتيجه گيري خوب داشته باشيم.

__________________

russiaadjent

هستی‌شناسی یا وجود‌شناسی (Ontology) شاخه‌ایست از فلسفه که به مطالعهٔ بودن، هستی، یا وجود می‌پردازد. دانش هستی‌شناسی در پی تشخیص و شرح رده‌های بنیادین و ارتباطات آنها در هستی یا عالم وجود برمی‌آید، تا بدین وسیله به تعریف موجودات و انواع آنها درآن چارچوب قادر گردد.
هستی شناسی مطلاعه انواع جیز هایی است که موجودند.در برنامه ها و عبارات به انواع مختلفی از اشیا توجه می شود و ما این انواع و خصوصیات اساسی آنها را مطالعه می کنیم. تاکید بر هستی شناسی از سال 1990شروع شد.
از جملهٔ زمینه‌هایی که به نحوی چشم‌گیر و فعّال به امر طرّاحی، مهندسی، و ایجاد هستی‌شناسی‌های رایانه‌ای و محاسباتی پرداخته‌اند باید علوم پزشکی، بیوانفورماتیک، و به زبانی همه‌گیرتر علوم حیات (Biosciences) را برشمرد.
مقدمه ای بر بیو انفورماتیک
در چند دهه ی اخیر ، پیشرفت در بیولوژی ملکولی و تجهیزات مورد نیاز تحقیق در این زمینه باعث افزایش سریع تعیین توالی ژنوم بسیاری از گونه های موجودات شد، تا جایی که پروژه های تعیین توالی ژنوم ها از پروژه های بسیار رایج به حسب می آیند.امروزه توالی ژنوم بسیاری از موجودات ساده مانند باکتری ها تا موجودات بسیار پیشرفته چون یوکاریوت های پیچیده شناسایی شده است. پروژه ی شناسایی ژنوم انسان در سال 1990 آغاز شد و در سال 2003 پایان یافت و اکنون اطلاعات کامل مربوط به توالی هر 24کروموزوم انسان موجود است.
وظيفه اصلي بيوانفورماتيك، طراحي سيستم هاي كامپيوتري و مدل هاي رياضي براي نگهداري , مديريت و تحليل داده هاي بيولوژيكي است. ابزارهاي بيوانفورماتيكي در آينده قادر خواهند بود كه با دانستن يك توالي ژني , نحوه بروز صفت در سلول زنده را توصيف كنند.
بيوانفورماتيك دانشي بين رشته اي است. نقطه اتصال رياضيات، علوم محاسباتي و علوم زيستي. اين شاخه از علم با توجه به گسترش روز افزون حيطه هاي علمي و درگير شدن آنها با هم و طرح مسائل مشترك بين شاخه هايي از علم كه پيش از اين چندان ربطي به هم نداشتند از يك طرف و گسترش توجه به زيست شناسي و به خصوص زيست شناسي مولكولي در دو دهه اخير، بسيار مورد توجه پژوهشگران رياضي و زيست شناسان قرار گرفته است. اگر بخواهيم موضوع علم بيوانفورماتيك را در يك جمله خلاصه كنيم، مي توان گفت:« طراحي سيستم هاي كامپيوتري و مدل هاي رياضي براي نگهداري، مديريت و تحليل مجموعه عظيمي از داده هاي بيولوژيكي و همچنين ارائه دانش زيستي » موضوع بيوانفورماتيك است.بانک های اطلاعاتی ِ توالی چون بانکِ ژن و EMBL به طور نمایی رشد کرده اند. این سیل اطلاعات، ذخیره سازی، سامان دادن و فهرست دار کردن دقیق اطلاعات را ضروری کرده است. با پیشرفت چشم گیر فناوری اطلاعات و کاربردهای آن، ادغام دو علم بیولوژی و فن آوری اطلاعات راه گشای این امر شد. به این ترتیب اوایل سال 1975 رشته ی بیوانفورماتیک با هدف استفاده از رایانه ها، نرم افزارها و بانک های اطلاعاتی جهت ذخیره سازی و بازیابی اطلاعات در مطالعات بیولوژیکی شکل گرفت. با پیشرفت بیوانفورماتیک حضور سایر رشته ها نیز ضروری شد. برای تحلیل داده ها و نتیجه گیری از آن ها حضور علم آمار لازم شد. حجم بالای اطلاعات و پردازش آن ها نیز وجود رایانه های پیشرفته تری را می طلبید. بنابراین ، بیوانفورماتیک یک تخصص میان رشته ای است که با ادغام زیست شناسی ، ریاضیات به ویژه آمار، علوم کامپیوتر و فناوری اطلاعات به وجود آمده است. از مهمترین کارها در بیوانفورماتیک تجزیه و تحلیل اطلاعات توالی است. بیولوژی محاسباتی نامی است که به این فرآیند داده شده است و شامل موارد زیر است:
• پیدا کردن ژن ها در توالی های دی ان ای
• توسعه ی روش های پیش بینی ساختار و یا وظایف پروتئین های تازه کشف شده و توالی های ساختاری RNA
• صف بندی پروتئین های مشابه و ایجاد درخت های نژادشناسی برای بررسی روابط تکاملی.
دو فعالیت برجسته در بیوانفورماتیک، پروتئومیک و ژنومیک هستند. از شاخه های دیگر علوم زیستی همچون متابولیک و ترانسکریپتومیک نیز استفاده می شود.
زمینه های مهم بیوانفورماتیک
1. تحلیل توالی های ژنوم
در این زمینه بررسی می شود که آیا یک توالی به دست آمده برای یک DNA در برگیرنده ی یک ژن هست یا خیر. اگر وجود دارد در کجای زنجیره ی DNA قرار دارد و آنزیمی که کد می کند چه نقشی در سلول یا فرآیندهای حیاتی ایفا می کند.
2. پیش بینی ساختار سه بعدی پروتئین
کاربرد مولکول های بزرگ پروتئین بستگی زیادی به شکل فضایی و ساختار سه بعدی آن ها دارد. ژن ها با عملکرد پروتئین هایی که می سازند نقش خود را اعمال می کنند. بنابراین لازمه ی شناخت کامل ژن ها ، شناخت کامل پروتئین ها است.
پیشرفت پروژه های پروتیوم به دلایل زیر کند است:
• هزینه ی زیاد
• کندی روند تعیین توالی پروتئین ها
• مشكل بودن تعيين ساختار سه بعدى پروتئین ها در آزمايشگاه
دو اصل مهم برای تعیین ساختار سه بعدی پروتئین از روی توالی آن وجود دارد که هر کدام روش جداگانه ای ارائه می دهند:
• پروتئین ها با توالی نسبتاً مشابه ، شکل فضایی شبیه به هم پیدا می کنند.(جست و جو برای یافتن توالی های مشابه)
• شکل فضایی مولکول به گونه ای است که به حداقل سطح انرژی برسد (استفاده از قوانین شیمی، فیزیک و ترمودینامیک)
3. تحلیل کارکردی در سطح ژنوم
با به کارگیری روش های آماری پیشرفته و کلاستربندی، مسائلی چون بررسی همزمان میزان فعالیت هزاران ژن در سلول ، تحلیل نحوه تعامل تعداد زیادی پروتئین و تحلیل خصوصیات هزاران سلول جهش یافته در آن واحد حل شده اند. دانش مربوط به این بخش ژنوم شناسی کارکردی نام دارد و از دستاوردهای مهم در این زمینه می توان پیش بینی نقش و کارکرد ژن ها در سلول بدون نیاز به آنالیز داده های پروتئینی را نام برد.
4.ایجاد و مدیریت پایگاه های داده ای
داده های تولید شده در زیست شناسی مولکولی باید از طریق پایگاه در اختیار پژوهشگران قرار گیرد. نحوه ی حصول اطمینان از صحت داده ها و چگونگی نمایش مفید داده ها از مشکلات اداره کنندگان پایگاه های بزرگ بیوانفورماتیکی هستند.
5.مدل سازی ریاضی و فرآیندهای حیات
یکی از اهداف مهم بیوانفورماتیک درک کامل سازوکار ارگانیسم های زنده در سطح مولکولی است. برای تحقق این هدف، تلاش می کنند فرآیندهای خاص سلولی را شبیه سازی کرده و با یک پارچه سازی آن ها به یک سلول کامل برسند.

موضوعات سیستم نرم افزاری بیوانفورماتیک
1. ماهیت اطلاعات و داده های زیستی
2. ذخیره سازی اطلاعات ، تجزیه و تحلیل و بازیابی
3. محاسبه، مدل سازی و شبیه سازی
4. بیولوژی با معنی اطلاعات و یکپارچگی آنها
5. کندوکاو در داده ها
6. مجسم کردن پردازش و تجسم فکری آن
7. خاتمه این چرخه
حال سری بزنیم به بحث توالی ژنوم موجود هوشمند (همون انسان خرد مند خودمون)Homo Spaines-
پروژه ژنوم انسان: طرح نقشه‌برداری و تعیین توالی کل ژنوم انسان اولین بار در سال ۱۹۸۴ در کنفرانسی در Alta Uta عنوان شد. تأمین قسمتی از بودجه این پروژه را دپارتمان انرژی آمریکا به عهده گرفت و در سال ۱۹۸۸ کنگره امریکا رسماً اجرای پروژه ژنوم انسانی را از سال ۱۹۹۱ به مدت ۱۵ سال تصویب کرد. در این سال انسیتو بهداشت ملی آمریکا (NIH) نیز برای اجرای این طرح اعلام آمادگی کرد. بزودی کشورهای انگلیس ،فرانسه، آلمان و ژاپن نیز به این پروژه پیوستند. در سال ۱۹۹۸ سازمان ژنوم انسانی (HUGO ) ایجاد شد. اهداف اولیه پروژه ژنوم انسانی که از سوی HUGO دنبال می‌‌شد چنین است :
• تعیین نقشه دقیق ژنتیکی کروموزومها
• تهیه نقشه فیزیکی کروموزومهای اورگانیسم‌هایی که به‌عنوان مدل انتخاب شده‌اند • تعیین توالی کل ژنوم انسان
• ایجاد شبکه‌های ارتباطی و بانک‌های اطلاعاتی
تعیین توالی بیش از ۹۰ % ژنوم انسان در فوریه سال ۲۰۰۱ به پایان رسید.اما هنوز بسیاری از ژنهای انسان شناسایی نشده اند.

روش ها
در انجام پروژه ژنوم انسان (HGP) برای شناسایی ژنها از روشهای مختلف نقشه برداری ژنوم استفاده شده است و به مرور زمان تکنیکهای پیشرفته تری برای انجام پروژه، بکار گرفته می‌‌شود. روال کار برای تعیین توالی ژنوم انسان به این صورت بود که ابتدا کل ژنوم انسان بصورت کتابخانه BAC تهیه شده و سپس با روشهای مختلفی از این کلون‌ها، کانتیگ تهیه می‌‌شد. سپس قطعه‌هاى وارد شده در هر یک از کلون های کانتیگ تعیین توالی می‌‌شد. در سال ۱۹۹۲ کار تهیه کانتیگ برای کل کروموزوم۲۱و Y به پايان رسید. برای تهیه کانتیگها بطور هم‌زمان نقشه بردازی ژنتیکی نیز استفاده می‌‌شد. در سال ۱۹۹۴ نقشه ژنتیکی ژنوم انسان با حد تفکیک cM۱ با استفاده از مارکرهای پلی مورف تهیه شد.سرانجام در فوریه سال ۲۰۰۱، HPG اعلام کرد که تعیین توالی ۹۰% پوکروماتین ژنوم انسان به پايان رسیده است. البته در همان تاریخ شرکت Celera نیز اعلام کرد که ۹۳% یوکروماتین ژنوم انسان را به روشی دیگر تعیین کرده است. شرکت Celera در سال ۱۹۹۸ ادعا کرده بود که می‌‌تواند ژنوم انسان را ظرف سه سال با روش دیگری تعیین توالی کند.در این روش به جای این که ابتدال کلون‌های موجود در کتابخانه ژنوم را به صورت کانتیگ مرتب کرده و سپس تعیین توالی کنند، ابتدا BAC ها را تعیین توالی کرده و سپس از یک الگوریتم کامپیوتری برای تعیین ترتیب قطعه‌هاى کلون شده استفاده می‌‌شود.
با تکمیل پروژه ژنوم انسان، شناسایی ژن ها، شناسایی جهش های بیماریزا، تشخیص بیماری های ژنتیکی، تشخیصهای پيش از بروز علامت‌ها، پیشگیری از بروز بیماری های ژنتیکی و … بسیار آسان خواهد شد .
بطور کلی پروژه ژنوم انسان نه تنها چهره دانش ژنتیک مولکولی انسانی را دگر گون ساخت بلکه بر بيشتر علوم زیستی اثر زیادی گذاشته است.
ژنوم اورگانیسم های مدل
یکی از هدف‌هاى پروژه ژنوم، تعیین توالی ژنوم و شناسایی ژن‌های اورگانیسمهای مدل است.اورگانیسمهای مدل در انجام بسیاری از پژوهش‌هاى ژنتیکی بکار میروند .با مشخص بودن ژنوم این جانداران انجام این تحقیقات با دقت و سهولت بیشتری انجام خواهد شد.در برنامه پروژه ژنوم، تعین توالی ژنوم و شناسایی ژن‌های برخی از جانداران مانند E.coli به‌عنوان نماینده یورکایوت ها وساکاومیسس سوزنه، C.elegans و موش به‌عنوان نمایندگان یورکایوت ها انجام شده است.. بسیاری از ژن‌های مخمر با ژن‌های انسان اورتولوژی دارد و برای بررسی عملکرد این ژن‌ها اغلب از مخمر از نظر آزمایشگاهی کار با آن ساده‌تر است استفاده می‌شود. C.elegans که یک جاندار پر سلولی ساده است برای تحقیق در مورد تنظیم بیان ژن‌ها در تمایز سلولی، فرایند پیری و اپوپتوز به کار می‌رود .موش‌ها نیز به‌عنوان پستانداران عالی دربررسی بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی و سرطا‌ن‌ها ب کار می‌روند. با نزدیک شدن به پايان پروژه ژنوم انسان، هم‌اکنون دانشمندان پروژه جدیدی را به نام پروژه پروتئوم انسان، شروع کرده‌اند كه هدف این پروژه شناسایی کلیه ی پروتئینها است که در سلول‌های انسان بیان می‌‌شوند (پروتئوم ) این پروژه به رهبری سازمان پروتئوم انسان یا HUPO در حال انجام است. با انجام این پروژه خصوصیت‌هاى کامل پروتيین‌های سلولی، عملکرد آن‌ها و زمان بیان آنها مشخص خواهد شد.

russiaadjent

خوب یادمه از اون روزیكه شروع به كار با كامپیوتر كردم دیدم همه چیز طبق یك سیستم برنامه ریزی شده عمل میكنه و بدن ما هم مانند یك كامپیوتر، فوقع العاده درگیر سیكلهای مختلفی هست با ورود به دانشگاه این ایده در من تقویت شد و زمانی كه مطالعات خودم روبه سمت برنامه نویسی شیفت دادم متوجه یك نزدیكی فوق العاده بین نوكلئوتید های موجود در دی ان ای و صفر و یك های داخل كامپیوتر شدم با شوق زیاد قبل از اینكه توی اینترنت در این رابطه سرچ كنم یك پروپوزا ل نوشتم و دادم به یكی از اساتید برنامه نویسیمون ولی با یه نیش خند ردم كرد گفت دلت خوشه ها روی صفحه اول نوشته بودم "ذخیره و باز یابی اطلاعات در باكتری "این ایده رو توی ذهنم داشتم تا چند وقت پیش كه باز هم دست به كار شدم برای نوشتن برنامه ای كه با وارد كردن متن به این نرم افزار برنامه در خروجی توالی ژنوم بهتون تحویل میده در همین حین مقداری سرچ هم در این رابطه انجام دادم و چیزهای جالبی پیدا كردم و این پست رو قرار دادم تا این اطلاعات رو با شما دوستان در میان بگذارم امید وارم این مطالب براتون جالب باشه ....
سال 1994 بود. دكتر لئونارد آدلمن، استاد رشته كامپیوتر دانشگاه كالیفرنیای جنوبی روی تختخواب خود دراز كشیده بود و كتاب بیولوژی ملكولی ژن، نوشته جیمز واتسون را مطالعه می‌كرد. ناگهان چیزی در ذهنش جرقه زد. كمی بیشتر فكر كرد. بله، سلول‌های انسان و رایانه‌ها در پردازش و ذخیره سازی اطلاعات تقریبا یكسان عمل می‌كنند. رایانه‌ها اطلاعات را در قالب رشته‌ای از یك و صفر ذخیره می‌كنند. موجودات زنده نیز اطلاعات را با مولكول‌های موسوم به A، T، C، G در یك DNA ذخیره می‌كنند. به عبارت دیگر DNA پتانسیل انجام عملیات محاسباتی و پردازش را دارد. در واقع DNA در شیوه ذخیره سازی اطلاعات ثابت روی ژن شما بسیار شبیه هارد دیسك عمل می‌كند و چنین بود كه ایده نسل جدیدی از رایانه‌ها شكل گرفت.
آن جرقه كوچك در ذهن آدلمن به سرعت به یك پروژه جدی در مراكز تحقیقاتی و پژوهشی تبدیل شد. درواقع همه می‌دانستند كه با سرعت فعلی رشد صنعت چیپ سازی، رایانه‌های ترانزیستوری و سیلیكونی كه بیش از 40 سال است در مركز توجه جهان محاسبات قرار داشته‌اند. بزودی به انتهای خط خواهند رسید. چیپ‌ها كوچك‌تر و كوچك‌تر شدند و در هر 18 ماه تعداد قطعات الكترونیكی موجود روی چیپ دو برابر شد و سرعت چند برابر افزایش یافت، اما این مینیاتوری شدن چیپ ها و افزایش سرعتشان نهایت و حدی دارد و پس از آن متوقف خواهد شد، بنابراین توجه متخصصان به میلیون‌ها سوپر رایانه طبیعی موجود در موجودات زنده جلب شد و به كار روی نظریه آدلمن پرداختند.
ماشین‌ها و رایانه‌هایی نیز ساخته شده است. گرچه اگر به دقت نگاه كنید به جای رایانه تنها تیوپ‌های كوچكی می‌بینید كه آب دارند.
مسائلی كه در حال حاضر از سوی این رایانه‌ها حل می‌شوند بسیار ابتدایی و مقدماتی هستند و كودكان با كاغذ و قلم سریع‌تر به پاسخ می‌رسند، اما چیزی كه متخصصان را همچنان دلگرم نگه داشته است و آنها را به كار بیشتر روی این پروژه واداشته است. مزایایی است كه یك رایانه DNA خواهد داشت. DNA ارگانیسم سلولی است. بنابراین در همه موجودات زنده وجود دارد و همیشه یك منبع DNA در دسترس است. از طرف دیگر در دسترس بودن DNA باعث ارزان شدن آن به عنوان منبع ساخت رایانه می‌شود. همچنین بر خلاف مواد فعلی كه سمی و غیرقابل جذب در طبیعت هستند، DNA بخشی از محیط و موجود زنده است. از طرف دیگر اگر یك رایانه DNA را با یك رایانه امروزی مقایسه كنیم، نتایجی بسیار شگفت‌انگیز به دست می‌آوریم. رایانه‌های DNA بسیار كوچك‌تر از رایانه‌های امروزی هستند. در حالی كه حجم بسیار بیشتری از اطلاعات را می‌توانند در خود نگهداری كنند. یك پوند (453 گرم) DNA ظرفیتی بیشتر از تمامی رایانه‌های الكترونیكی ساخته شده دارد. از نظر قدرت محاسباتی نیز این رایانه‌ها با رایانه‌های فعلی قابل مقایسه نیستند. قدرت محاسباتی یك رایانه DNA با اندازه اشك چشم بیشتر از قوی‌ترین سوپر رایانه‌های جهان است.
بیش از 10 تریلیون مولكول DNA در یك سانیتمتر مكعب جا می‌گیرد. با این حجم از DNA می‌توان 10 ترابایت (1000گیگابایت) اطلاعات را ذخیره كرد و 10 تریلیون محاسبه را در یك لحظه به انجام رساند.
برای اینكه قدرت پردازش و دخیره سازی این نوع رایانه برای شما بیشتر مشخص شود، مثال دیگری می‌زنیم. بیش از 10 تریلیون مولكول DNA در یك سانیتمتر مكعب جا می‌گیرد. با این حجم از DNA می‌توان 10 ترابایت (1000گیگابایت) اطلاعات را ذخیره كرد و 10 تریلیون محاسبه را در یك لحظه به انجام رساند، همچنین می‌توان گفت كه یك گرم DNA خشك شده كه تقریبا به اندازه نصف یك حبه قند است، می‌تواند اطلاعات یك تریلیون سی‌دی را در خود ذخیره كند.
حالا متوجه شدید كه چرا دانشمندان وقت زیادی را صرف این ایده می‌كنند و می‌كوشند تا این نسل جدید را به واقعیت تبدیل كنند. اما مشكلاتی نیز وجود دارد. DNAها، همیشه آنطور كه انتظار می‌رود رفتار نمی‌كنند. پس یكی از مهم‌ترین مسائل متخصصان كنترل تولید و توسعه آنها برای دریافت نتایج دقیق از محاسبات است. یكی از متخصصان توانسته است رایانه‌ای را در سال 2001 به نام خود ثبت كند كه در یك قطره آب جای دارد و از مولكول‌های DNA و آنزیم‌ها به عنوان ورودی، خروجی، نرم‌افزار و سخت‌افزار استفاده می‌كند. در سال 2003 این دانشمند به كمك همكارانش یك منبع تغذیه نیز به رایانه‌اش اضافه كرد. این منبع، انرژی خود را از شكسته شدن مولكول‌های DNA تامین می‌كند. وی مطمئن نیست كه ژنتیك بتواند جایگزین سیلیكون شود. اما معتقد است كه این دو نسل به شیوه‌ای مسالمت آمیز و در كاربردهای مختلف، كنار هم زندگی خواهند كرد و آخرین خبر این كه در اواسط آگوست امسال( اواخر مردادماه) گروه دیگری از دانشمندان طی یك مقاله اعلام كردند كه رایانه‌ای ساخته‌اند كه مبتنی بر بیلوژیك است و برای انجام یك بازی با نام Tic-Tac Toe ( بازی xo در یك محیط 3x3 ) طراحی شده است. آنها معتقدند كه این رایانه هیچگاه این بازی را به انسان نمی‌بازد. به نظر می‌رسد استفاده هوشمند از رایانه‌های DNA آغاز شده است، اما آیا زمانی خواهد رسید كه من و شما به جای این رایانه‌های الكترونیكی از یك قطره آب برای انجام محاسبات استفاده كنیم؟

russiaadjent

تا به موج خطر سوار شدیم سبز گشتیم چون بهار شدیم
خسته بودیم از سکون و قرار موج گشتیم بی قرار شدیم
سر نکردیم خم به پیش عدو زان جهت بر فراز دار شدیم
ما طلوع حقیقتیم ار چند همچو خورشید در غبار شدیم

آقایان و خانمها ، یه تشکر به همه بدهکارم مخصوصا به دو دوست گرامیم ، جناب آقایان مهندس امیر فیضی و مهندس علی عباسی دو دوست گرامی که به راستی طلایه داران پرچم حقیقتند.
در ضمن همون طور که میدونید نظراتون باعث دلگرمیم می شه.

یا علی مدد است.