Mavzu: Zamonaviy biologiya rivojlanishida bioinformarikaning o’rni

Zamonaviy biologik tadqiqotlarda bioinformatika fanining o'rni
Biologiyaning zamonaviy tarixi 1953yildan, Amerika olimlari Jeyms Uotson hamda Frensis Krik tomonidan DNK ning qo‘sh spiralligi kashf qilingan davrdan boshlandi Jeyms Uotson-chapda, rensis Krik-o’ngda onaviy biologik tadqiqotdarda bioinformatikaning ahamiyati Bioinformatika biologiyaning ilmiy tajribalari asosida olingan natijalami tahlil qiladi. Olingan ma‘lumotlarni tadqiqotchi ma‘lumotlar bazasida mavjud o’lgan barcha to‘plamlar bilan solishtiradi. Bordiyu, u o‘zi aniqlagan ketmaketlikni ma‘lumotlar bazasidan topa olmasa bunda u bu ma‘lumotni shu joyga kiritib qo‘yadi va bu bilan bazani yanada boyitadi. Bu operatsiyalar esa katta qudratlardagi kompyuterlarni talab qiladi. Shuningdek biologik mavzular majmuidagi ilmiy nashriyotlar bazalari ham mavjud. Biologiya bo‘yicha istalgan ilmiy jurnalning barcha sonlarida chiqadigan har bir maqola ma‘lumotlar bazasiga joylashtiriladi izlanuvchi uni internet tarmog‘i orqali oson topib olishi uchun qisqa ta‘rif berib qo‘yiladi . Integral ma‘lumotlar bazasi va ensiklopediyalar konkret gen, oqsil, funksiyalarni amalga oshishi haqida ma‘lumot beradi. Ular katta miqdordagi boshqa ma‘lumotlar bazalari axborotlarini umumlashtiradi va uni hamisha yangilab turadi. Har qanday yangidan o‘qilgan genom harflaming turli xil kombinatsiyalarida takrorlanuvchi ulkan ketma-ketliklar ko‘rinishida namoyon bo‘ladi. Bioinformatika bunday xilma-xillikdagi matndan genlarni ajratib olish imkoniyatini beradi. Genomdan genni ajratib olish kabi bundayoperatsiya genomni belgilash deb ataladi. Barcha genlar funksiyalarini tajribalar asosida aniqlash yetarli darajada murakkablikni yuzaga keltiradi. Bioinformatikaning rivojlanish bochqichlari va yutuqlari Bir qancha xorijiy davlatlarda ХХ-ХХI asrlarda bioinformatika jadal suratda rivojlanayotgan dunyo biotibbiyot fanlari sohasiga aylanib bordi. Bioinformatsion texnologiyalar iste‘molchilari tadqiqotchilar, fundamental ishlanmalar mualliflari bilan bir qatorda tibbiyot, farmakologiya, biotexnologiya hamda o‘quv muassasalari hisoblanadi. Fanning bu sohasi AQSHda va shuningdek boshqa rivojlangan davlatlarda muhim yo‘nalish safatida qaraladi. Yevropa, Osiyo, AQSH hamda Avstraliya davlatlarida bioinformatika markazlari soni yildan-yilga ko‘payib bormoqda. Bioinformatika bo‘yicha yuqoridagi davlatlarda, akademiya hamda ta‘lim markazlari bilan bir qatorda so‘nggi yillarda sohada olingan tadqiqot natijalardan tijorat maqsadida foydalanishga yo‘naltirilgan sezilarli darajadagi tashkilot va loyihalar yuzaga keldi. Bu eng avvalo genomlarning, shuningdek odam genominingstrukturaviy, funktsional hamda qiyosiy tahlili bo‘yicha faoliyat yurituvchi tashkilotlardir. Bioinformatika sohasi bo‘yicha yaratilgan usullarni qo‘llash bilan birga amaliy muammolarni yechish yo‘lida, xususan farmokologiyada texnik hamda dasturiy bazalar jadal suratda rivojlanibbormoqda. Bunday muammolarni bartaraf etishda dasturiy ta‘minot sanoati ham takomillashib bormoqda. Mamlakatimizda genomika va bioinformatika fanlarining rivojlanishiga
qaratilayotgan alohida e‘tibor tufayli dunyo fanida o‘z o‘rniga ega nufuzli ilmiy maktab va muhit shakllantirildi, zamonaviy laboratoriyalar tashkil etilib, keng miqyosda xalqaro ilmiy aloqalar yo‘lga qo‘yildi. Xususan, O‘zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi ―Genomika va bioinformatika‖ markazida sohada anchagina muvaffaqiyatli dasturlar amalga oshirildi. Markazda yetakchi xorijiy ilmiy markaz tajribalariga ega, bioinformatsion texnologiyalar bo‘yicha bilim va ko‘nikmalarni puxta egallagan ilmiy xodimlarning faoliyat olib borishi
va shular hisobga olingan holda markazda bioinformatika laboratoriyasining tashkiletilganligi bunga yaqqol misol bo‘la oladi.
Umumiy biologiya, molekulyarbiologiya , kibernetika, genetika , kimyo, informatika , matematika va statistikani birlashtirgan fanlararo sohadir. Katta hajmdagi maʼlumotlarni tahlil qilishni talab qiladigan keng koʻlamli biologik muammolar bioinformatika dasturlari yordamida hal qilinadi. Bioinformatika asosan kompyuter usullarini oʻrganish va ishlab chiqishni oʻz ichiga oladi va biologik maʼlumotlarni olish, tahlil qilish, saqlash,tartibga solish va vizualizatsiya qilishga qaratilgan.^[2]. Bioinformatika amaliy matematika , statistika va informatika usullardan foydalanadi. Bioinformatika biokimyo , biofizika , ekologiya va boshqa sohalarda qoʻllaniladi. Bioinformatika biologiyaning koʻplab sohalarining muhim qismiga aylandi. Bioinformatikaning tahlil usullari ushbu soha rivojlanishidan oldin deyarli imkonsiz boʻlgan katta hajmdagi eksperimental maʼlumotlarni sharhlash imkonini beradi.
Genetika va genomika sohasida bioinformatika genomlarning funksional annotatsiyasi, mutatsiyalarni aniqlash va tahlil qilishda yordam beradi. Bularning ichida muhim vazifalarnig biri gen ekspressiyasi va uni tartibga solish usullarini oʻrganishdir. Bundan tashqari, bioinformatika dasturlari genomik maʼlumotlarni solishtirish imkonini beradi, bu molekulyar evolyutsiya qonuniyatlarini oʻrganishga imkon tugʻdiradi. Umuman olganda, bioinformatika tizim biologiyasining muhim qismi boʻlgan biokimyoviy yoʻllar va tarmoqlarni tahlil qilish va kataloglashda yordam beradi. Strukturaviy biologiyada u DNK, RNK va oqsil tuzilmalarini, shuningdek molekulyar oʻzaro taʼsirlarni modellashtirishda yordam beradi. Biologik maʼlumotlarni qayta ishlash sohasidagi soʻnggi yutuqlar biomeditsina sohasida sezilarli oʻzgarishlarga olib keldi. Bioinformatikaning rivojlanishi tufayli olimlar irsiy va orttirilgan kasalliklarning asosiy molekulyar mexanizmlarini aniqlashga muvaffaq boʻlishdi, bu esa samarali davolash usullarini ishlab chiqishga va kasalliklarni tashxislash uchun aniqroq testlarni ishlab chiqishga yordam beradi.
Bemorlarga dori vositalarining samaradorligi va salbiy taʼsirini bashorat qilishga imkon beruvchi tadqiqot yoʻnalishi farmakogenetika deyiladi. Farmakogenetikaning asosi bioinformatika usullariga tayangan. DNK va oqsil ketma — ketliklari aniqlanishining bioinformatika fani tarixida 1950-yillardagi yutuqlardan kuzatish mumkin. 1953 — yil fevral oyida Watson va Crick DNK molekulasining modelini taklif qilishdi va 1953 — yil may oyida ular Nature jurnalida genetik maʼlumot kodining tashuvchisi sifatida DNK molekulyasiga oid maqola chop etishdi. Shuningdek, 1950-yillarning oxirida Sanger birinchi oqsil ketma-ketligini, insulinni nashr etdi. Aminokislotalar ketma-ketligini aniqlashning eng koʻp qoʻllaniladigan usuli — Edman degradatsiya usuli, uning asosiy kamchiligi uzun oqsil ketma-ketligini olishda qiyinchilik tugʻdiradi. Nazariy tarafdan har bir reaktsiya uchun maksimal 50-60 aminokislota toʻgʻri keladi. Bu muammoning yechimini amerikalik olim va fizik kimyogar Margaret Dejhoff (1925-1983) kompyuter dasturlaridan faol foydalangan holda va ularni biologiya va tibbiyot sohalarida qoʻllash imkoniyatlarini ishlab chiqqan.
U 1962-yilda Edman peptid sekvensiyasi maʼlumotlaridan foydalangan holda oqsilning birlamchi tuzilishini aniqlash dasturi boʻlgan COMPROTEINni ishlab chiqdi. COMPROTEIN-da aminokislotalar ketma-ketligini kiritish va chiqarish uch harfli qisqartmalarda taqdim etilgan. Oqsil ketma-ketligi maʼlumotlarini qayta ishlashni soddalashtirish uchun Dayhoff keyinchalik bugungi kunda ham qoʻllaniladigan bir harfli aminokislota kodini ishlab chiqdi. Dayhoffning ushbu sohaga qoʻshgan hissasi shunchalik kattaki, Milliy Biotexnologiya Axborot Markazining (NCBI) sobiq direktori Devid J. Lipman uni “bioinformatikaning onasi va otasi“ deb atagan.
Yangi oqsil ketma-ketliklarining toʻplanishi bilan ularda baʼzi nuqsonlar kuzatila boshlandi. Masalan, Tsukerkandl va Pauling umurtqali hayvonlarning ortologik oqsillari (masalan, gemoglobin) konvergent evolyutsiya natijasi boʻlishi uchun juda koʻp ketma-ketlik oʻxshashligini koʻrsatishini aniqladilar. Yangi evolyutsion farazlarni tasdiqlash uchun yangi matematik va kompyuter usullari kerak edi. Oqsil ketma-ketliklarini juftlik bilan aniqlash uchun birinchi dinamik dasturlash algoritmi 1970 — yilda Needleman va Wunsch tomonidan ishlab chiqilgan. Bir nechta ketma-ketlikni aniqlash algoritmlari ancha keyin paydo boʻldi: birinchi amaliy algoritm 1987 — yilda Da-Fei Feng va Russell F. Duolittle tomonidan ishlab chiqilgan. Uning soddalashtirilgani CLUSTAL algoritmi bugungi kunda ham qoʻllanilmoqda. Bundan tashqari, 1978 — yilda Dayhoffni oʻz ichiga olgan bir guruh olimlar 85 % dan ortiq oʻziga xoslikka ega boʻlgan 71oqsil oilasining filogenetik daraxtlarini tuzishdi va unda nuqtali mutatsiyalarni (PAMs) kuzatish asosida birinchi almashtirish modelini yaratdilar. Natijada, aminokislotalarni almashtirish ehtimoli qiymatlarini oʻz ichiga olgan matritsa olindi.
1970-yilda Frensis Krik tomonidan nashr etilgan „Molekulyar biologiyaning markaziy dogmasi“ va 68 kodon bilan kodlangan barcha aminokislotalarning progressiv identifikatsiyasi, 1970-1980-yillarda oqsil evolyutsiyasidan DNK evolyutsiyasiga bosqichma-bosqich oʻzgarishiga olib keldi. DNK ketma-ketligini aniqlashni oʻrganish kerak edi. Birinchi keng tarqalgan DNK sekvensiyasi usuli 1976-yilda Maxam-Gilbert sekvensiyasi usuli ediBiroq, eng koʻp qoʻllaniladigan usul 1977 — yilda Frederik Sanger laboratoriyasida ishlab chiqilgan boʻlib, u bugungi kunda ham qoʻllaniladi. Sanger sekvensiyasi oʻsha vaqt uchun juda katta hajmdagi maʼlumotni olish imkonini berdi, ammo ketma-ket boʻlishi mumkin boʻlgan fragmentlarning hajmi yuzlab nukleotidlar bilan cheklangan edi, bu faqat bakteriofag genomlari kabi kichik genomlarni oʻrganish uchun etarli edi. Birinchi Sanger sekvensiyasi dasturi 1979-yilda Rojer Staden tomonidan nashr etilgan.Bioinformatikaning asosiy maqsadi biologik jarayonlarni tushunishga hissa qoʻshishdir. Bioinformatikani boshqa biologiya yoʻnalishlaridan ajratib turadigan jihati shundaki, u ushbu maqsadga erishish uchun intensiv hisoblash usullarini yaratish va qoʻllashga qaratilgan. 
Xulosa

Mamlakatimizda genomika va bioinformatika fanlarining rivojlanishiga

qaratilayotgan alohida e‘tibor tufayli dunyo fanida o‘z o‘rniga ega nufuzli ilmiy maktab va muhit shakllantirildi, zamonaviy laboratoriyalar tashkil etilib, keng miqyosda xalqaro ilmiy aloqalar yo‘lga qo‘yildi. Xususan, O‘zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasi ―Genomika va bioinformatika‖ markazida sohada anchagina muvaffaqiyatli dasturlar amalga oshirildi. Markazda yetakchi xorijiy ilmiy markaz tajribalariga ega, bioinformatsion texnologiyalar bo‘yicha bilim va ko‘nikmalarni puxta egallagan ilmiy xodimlarning faoliyat olib borishi
va shular hisobga olingan holda markazda bioinformatika laboratoriyasining tashkiletilganligi bunga yaqqol misol bo‘la oladi.
Genetika va genomika sohasida bioinformatika genomlarning funksional annotatsiyasi, mutatsiyalarni aniqlash va tahlil qilishda yordam beradi. Bularning ichida muhim vazifalarnig biri gen ekspressiyasi va uni tartibga solish usullarini oʻrganishdir. Bundan tashqari, bioinformatika dasturlari genomik maʼlumotlarni solishtirish imkonini beradi, bu molekulyar evolyutsiya qonuniyatlarini oʻrganishga imkon tugʻdiradi. Umuman olganda, bioinformatika tizim biologiyasining muhim qismi boʻlgan biokimyoviy yoʻllar va tarmoqlarni tahlil qilish va kataloglashda yordam beradi. Strukturaviy biologiyada u DNK, RNK va oqsil tuzilmalarini, shuningdek molekulyar oʻzaro taʼsirlarni modellashtirishda yordam beradi. Biologik maʼlumotlarni qayta ishlash sohasidagi soʻnggi yutuqlar biomeditsina sohasida sezilarli oʻzgarishlarga olib keldi.


Foydalanilgan adabiyotlar
1. Bioinformatikaga muqadimma o’quv-uslubiy qo’llanma
Komilova.N.P Radjabova G.G’ Saydullaeva I.U
2. WWW.NUVION.COM
3. SECRETMAG.RU