Bioinformatiikka
Bioinformatiikka tai laskennallinen biologia on suurten biologisten tietomäärien tutkimista. Se keskittyy useimmiten molekyyleihin, kuten DNA:han. Se tehdään useimmiten tietokoneiden avulla.
Yksinkertaistettu malli influenssaviruksen pinnalla olevasta proteiinista.
Säätiö
Kun elävien olentojen lajit muuttuvat ajan myötä, niiden solujen sisältämä DNA muuttuu evoluution seurauksena. Jos pystymme poimimaan tiedot nykyisistä elävistä olennoista ja vertaamaan niitä toisiinsa, voimme nähdä, mitkä elävät olennot ovat läheisimmin sukua toisilleen, aivan kuten verrattaessa kahta kirjapainosta, samankaltaisimman voidaan ajatella olevan ajallisesti läheisimmin sukua toisilleen. Näin biologit voivat rakentaa sukupuita eli fylogenioita. Yhdistämällä kaikki puut yhteen voidaan muodostaa kaikki elävät olennot yhdistävä suuri puu, jota kutsutaan "elämänpuuksi". Bioinformatiikka on matemaattisten, tilastollisten ja laskennallisten menetelmien yhdistämistä biologisten, biokemiallisten ja biofysikaalisten tietojen analysoimiseksi.
Prosessi
DNA:han on tallennettu kaikki, mitä solu voi haluta. Kun solu haluaa rakentaa proteiinin, se etsii sopivan DNA-kappaleen, tekee siitä kopion (jota kutsutaan RNA:ksi) ja käyttää kopion ohjeita proteiinin valmistamiseen.
Proteiinit ovat solun "koneisto". Ne voivat suorittaa monia tehtäviä, kuten kuljetuksen, rakenteellisen tuen, liikkeen ja aineenvaihdunnan. Proteiinit koostuvat aminohapoista. On olemassa kaksikymmentä erilaista aminohappoa, joista rakennetaan miljoonia erilaisia proteiinimolekyylejä.
Bioinformatiikan periaatteena on, että näitä molekyylejä voidaan tutkia analysoimalla tietokoneiden avulla DNA-, RNA- ja aminohapposekvenssejä, joista ne on luotu. Koska erilaisia molekyylejä on niin paljon, bioinformatiikka on paras tapa ymmärtää koko järjestelmän toimintaa.
Tietokoneet bioinformatiikassa
Kemistit ovat kehittäneet tapoja ymmärtää pienten molekyylien muotoa ja käyttäytymistä matemaattisen analyysin avulla. He saattavat käyttää tietokoneita (tai jopa vain kynää ja paperia) näiden molekyylien tutkimiseen. Lisäksi vain yhden organismin yhden solun sisältämä DNA on aivan liian suuri, jotta kukaan ihminen voisi sitä lukea, ja DNA:n vertaaminen kahden (tai useamman) organismin välillä, olivatpa ne sitten sisaruksia tai täysin eri lajeja, edellyttää suurten tietomäärien vertaamista pienten (tai suurten) erojen osalta. Tietokoneet soveltuvat paljon paremmin tällaiseen vertailuun, ja tietokoneohjelmoijat ovat tehneet yhteistyötä biologien kanssa luodakseen hyvin suuria tietokantoja, joihin voidaan tallentaa kaikki koskaan opittu DNA-tieto. Biokemistit yrittävät nykyään vastata näihin kysymyksiin kehon jokaisen solun osalta:
- Miten tietty proteiini sitoutuu toiseen proteiiniin?
- Mitkä proteiinit rakentuvat tietystä DNA-juosteesta?
- Miten DNA:ta voidaan käyttää geneettisten häiriöiden ja sairauksien pysäyttämiseen?
- Miten solu on muuttunut evoluution aikana?
- Mille sairauksille ihminen on erityisen altis geeniensä perusteella?
