Bioinformatik
Bioinformatik eller beräkningsbiologi är studiet av stora mängder biologisk information. Den fokuserar oftast på molekyler som DNA. Det görs oftast med hjälp av datorer.
Förenklad modell av ett protein som finns på influensavirusets yta.
Stiftelsen
När arter av levande varelser förändras med tiden förändras DNA:t i cellerna, från evolutionen. Om vi kan utvinna informationen från dagens levande varelser och jämföra dem med varandra kan vi se vilka levande varelser som är närmast besläktade, ungefär som att jämföra två upplagor av en bok, där den som är mest likartad kan anses vara den som är närmast besläktad i tiden. Genom att göra detta kan biologer konstruera släktträd, eller fylogenier. Genom att sy ihop alla träd kan man skapa ett stort träd som förbinder alla levande varelser, detta kallas "livets träd". Bioinformatik är en integrering av matematiska, statistiska och beräkningsmässiga metoder för att analysera biologiska, biokemiska och biofysiska data.
Processen
Allt som en cell kan tänkas vilja ha finns lagrat i dess DNA. När en cell vill bygga ett protein hittar den den lämpliga delen av DNA, gör en kopia av den (kallad RNA) och använder instruktionerna i kopian för att göra proteinet.
Proteiner är cellens "maskineri". De kan utföra många funktioner, t.ex. transport, strukturellt stöd, rörelse och ämnesomsättning. Proteiner tillverkas av aminosyror. Det finns tjugo olika aminosyror som används för att bygga miljontals olika proteinmolekyler.
Principen för bioinformatik är att dessa molekyler kan studeras genom att använda datorer för att analysera de DNA-, RNA- och aminosyrasekvenser som de skapas av. Eftersom det finns så många olika molekyler är bioinformatik det bästa sättet vi har att förstå hur hela systemet fungerar.
Datorer inom bioinformatik
Kemister har utvecklat metoder för att förstå små molekylers form och beteende med hjälp av matematisk analys. De kan använda datorer (eller bara penna och papper) för att studera dessa molekyler. Dessutom är det DNA som finns i bara en cell i en organism alldeles för stort för att kunna läsas av någon person, och för att jämföra DNA mellan två (eller flera) organismer, vare sig de är syskon eller tillhör en helt annan art, krävs det att man jämför stora mängder information för små (eller stora) skillnader. Datorer är mycket bättre lämpade för sådana jämförelser, och datorprogrammerare har samarbetat med biologer för att skapa mycket mycket stora databaser för att lagra all DNA-information som någonsin har lärt sig. Biokemister försöker idag besvara dessa frågor om varje enskild cell i kroppen:
- Hur binder ett visst protein till ett annat?
- Vilka proteiner kommer att byggas upp från en specifik DNA-sträng?
- Hur kan DNA användas för att stoppa genetiska störningar och sjukdomar?
- Hur har en cell förändrats genom evolutionen?
- Vilka sjukdomar är en person särskilt sårbar för på grund av sina gener?
