آشنایی با برخی گرایش های زیست شناسی

بیوانفورماتیک

 
بیوانفورماتیک یک رشته میان رشته ای است که روش های ذخیره سازی، بازیابی، سازماندهی و تجزیه و تحلیل داده های بیولوژیکی را توسعه داده و بهبود می بخشد. عمده فعالیت در زیست فناوری اطلاعات توسعه ابزارهای نرم افزاری برای تولید دانش بیولوژیکی مفید است.

بیوانفورماتیک به بخش مهمی از بسیاری از زمینه های زیست شناسی تبدیل شده است. در زیست شناسی مولکولی تجربی، تکنیک های بیوانفورماتیک مانند پردازش تصویر و سیگنال امکان استخراج نتایج مفید از مقادیر زیادی از داده های خام را فراهم می کنند. در زمینه ژنتیک و ژنومیک، به ترتیب و توجیه ژنوم و جهش های مشاهده شده آنها کمک می کند. این نقش در استخراج متنی ادبیات بیولوژیکی و توسعه هستی شناسی های بیولوژیکی و ژنی برای سازماندهی و جستجوی داده های بیولوژیکی ایفا می کند. این ماده در تحلیل ژن و بیان پروتئین و تنظیم آن نقش دارد. ابزارهای بیوانفورماتیک در مقایسه داده های ژنتیکی و ژنومی و به طور کلی در درک جنبه های تکاملی زیست شناسی مولکولی کمک می کنند. در سطح یکپارچه تر، به تجزیه و تحلیل و فهرست بندی مسیرهای بیولوژیکی و شبکه هایی که بخش مهمی از زیست شناسی سیستم ها هستند کمک می کند. در زیست شناسی ساختاری، در شبیه سازی و مدل سازی ساختارهای DNA ، RNA و پروتئین و همچنین فعل و انفعالات مولکولی کمک می کند. محققان وابسته به برنامه ما تحقیقاتی در زمینه زیست شناسی سیستم، ژنومیک و پروتئومیکس انجام می دهند.

 

زیست شناسی سیستم ها

 

زیست شناسی سیستم یک رویکرد نوظهور است که برای تحقیقات علمی زیست پزشکی و بیولوژیکی کاربرد دارد. زیست شناسی سیستم ها یک حوزه مطالعاتی بین رشته ای مبتنی بر زیست شناسی است که با استفاده از یک دیدگاه جامع تر (کل نگر به جای روش کاهشی سنتی تر) به تحقیقات بیولوژیکی و زیست پزشکی متمرکز بر تعامل های پیچیده در سیستم های بیولوژیکی است. به ویژه از سال 2000 به بعد، این مفهوم در زمینه های مختلف به طور گسترده در علوم زیست مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از اهداف توسعه بیولوژی سیستم ها مدل سازی و کشف ویژگی های ظهوری، ویژگی های سلول ها، بافت ها و ارگانیسم ها به عنوان سیستمی است که توصیف نظری آن تنها با استفاده از فنونی که تحت نظر زیست شناسی سیستم ها باشد، امکان پذیر است.

 

ژنومیکس

 

ژنومیکس یک رشته در ژنتیک است که از DNA نوترکیب، روش های تعیین توالی DNA و بیوانفورماتیک برای دنباله، مونتاژ و تجزیه و تحلیل عملکرد و ساختار ژنوم ها (مجموعه کامل DNA در یک سلول واحد یک ارگانیسم) استفاده می کند. این زمینه شامل تلاشهایی برای تعیین کل دنباله DNA موجودات زنده و نقشه برداری ژنتیکی در مقیاس خوب است. این زمینه همچنین شامل مطالعات پدیده های درون زای مانند هتروزیس، اپیستازیس، پلوتروپی و سایر فعل و انفعالات بین لک ها و آللها در ژنوم است. در مقابل، بررسی نقشها و عملکردهای ژنهای واحد، تمرکز اصلی زیست شناسی مولکولی یا ژنتیک است و موضوع مشترک تحقیقات پزشکی و بیولوژیکی مدرن است. تحقیقات در مورد ژنهای واحد در تعریف ژنومیک نمی گنجد، مگر آنکه هدف از این ژنتیک، مسیر و تجزیه و تحلیل اطلاعات عملکردی، روشن شدن تأثیر آن بر، مکان و پاسخ به کل شبکه های ژنوم باشد.

 

متاژنومیکس

 

متاژنومیکس مطالعه ژنوم ها است، مواد ژنتیکی که به طور مستقیم از نمونه های محیطی بازیابی می شوند. از این زمینه گسترده می توان به عنوان ژنومیک محیطی، اکوژنومیک یا ژنومیک جامعه نیز نام برد. در حالی که میکروبیولوژی سنتی و توالی ژنوم میکروبی و ژنومی متکی به فرهنگ کلونال کشت هستند، توالی ژن ژنتیکی اولیه ژن های خاص کلون (اغلب ژن 16S rRNA) را کلون می کند تا مشخصات نمونه ای از تنوع را در یک نمونه طبیعی تولید کند. این کار نشان داد که اکثریت قریب به اتفاق تنوع زیستی میکروبی با روش های مبتنی بر کشت از دست رفته است. مطالعات اخیر از "تفنگ ساچمه ای" توالی Sanger یا انعقاد انقباض موازی به طور موازی برای بدست آوردن نمونه های عمدتاً غیرمستقیم از همه ژنها از همه اعضای جوامع نمونه استفاده می کند. به دلیل توانایی آن در آشکار سازی تنوع زندگی میکروسکوپی که قبلاً پنهان شده است، متاژنومیک لنز قدرتمندی را برای مشاهده دنیای میکروبی فراهم می کند که پتانسیل انقلابی در درک کل جهان زندگی دارد.

 

ژنومیک جمعیت

 

ژنومیک جمعیت مطالعه توزیع و تغییر فرکانس آللی تحت تأثیر چهار فرآیند اصلی تکاملی است: انتخاب طبیعی، رانش ژنتیکی، جهش و جریان ژن در سطح ژنومی. همچنین عوامل نوترکیبی، تقسیم جمعیت و ساختار جمعیت را در نظر می گیرد. تلاش می شود پدیده هایی مانند سازگاری و ذهنی را توضیح دهد.

 

پروتئومیکس

 

پروتئین، مطالعه در مقیاس بزرگ پروتئین ها، به ویژه ساختارها و عملکرد آنها است. پروتئین ها بخش های حیاتی موجودات زنده هستند، زیرا آنها مؤلفه های اصلی مسیرهای متابولیکی فیزیولوژیکی سلول ها هستند. پروتئومیکس، که بر اساس تحقیق و توسعه پروژه ژنوم انسانی شکل گرفته است، همچنین یک تحقیق علمی نوظهور است که شامل اکتشاف پروتئوم از سطح کلی ترکیب پروتئین داخل سلولی، ساختار و الگوهای فعالیت منحصر به فرد خود است. این یک عنصر مهم ژنومیک عملکردی است.

 

منبع:
دانشگاه ایالتی سن دیه گو