دانلود تحقیق کامپیوتر در علوم زیستی

چکیده هزاران سال است که بشر از فعالیتهای زیست شیمیایی موجودات زنده بهره‌برداری می‌کند و در نتیجه زیست تکنولوژی تا حد زیادی مدیون کارهای نوین است .

دانش نوظهور زیست، تکنولوژی را بصورت کاربرد خواص زیستی جانوران و یا فرایندهای گوناگون در صنایع تولیدی یا خدماتی تعریف می‌کند.

استفاده از علوم گوناگون زیستی به نفع بشریت اغلب از نوآوریهای اخیر تصور می‌شود ولی درک عمیق مکانیسم و کنترل تبدیلات زیست شیمیایی موجود را میسر می‌سازد .

توانایی بشر در تغییر ویژگی جانداران به روش خاص دستکاری ژنها است و زیربنای شاخه‌های مختلف علوم زیستی تکنولوژی (ژنتیک) ، ابداع روشهای جدید ژنی است که امکان هدایت جانداران را به انجام تبدیلات خاص و یا تولید محصولات معین فراهم می‌کند .و کاربرد تکنولوژی که سمبل آن کامپیوتر است در بررسی و به ثمر رساندن یافته‌های تئوری و مشاهده‌ای متخصصین این علوم به ذخیره و بازیابی ومقایسه وبه اشتراک گذاشتن اطلاعات دریافتی نقش بسزایی در پیشرفتهای شگرف دارد .

استفاده مداوم از یک منبع همچنین بستگی به اثرات وارده از استخراج آن بر محیط زیست دارد حتی اگر تهیه یک منبع از نظر اقتصادی به صرفه باشد استفاده از آن با توجه به بررسیهای مختلف شاخه‌های علوم زیستی در خصوص نقش آن بر ژن و چه تأثیر آ‌ن بر اکولوژی محیط زیستی و چه در رشد و بقای جانداران ، ممکن است حداقل و گاهی حذف شود .

پس تعریف یک منبع و موارد دسترسی به منابع بستگی به تغییرات تکنولوژیکی و اقتصادی و اثرات بررسی شده آن و اثرات منتجه از بهره‌برداری آن بر محیط زیست را دارد .

بطور عملی آنچه در بقای محیط زیست حائز اهمیت است که استفاده اقتصادی از تمامی جنبه‌های مختلف علوم زیستی را قابل دسترسی و برای بهره‌برداری با هزینه‌های منطقی میسر سازد .

مقدمه حذف علوم زیستی نوینه درک و توجیه خصوصیات موجودات زنده بر حسب ساختار عناصر تشکیل‌دهنده آنها است و علوم زیستی از مهم‌ترین مباحث مورد تحقیق و بررسی کنگره‌ها و مجامع علمی است زیرا تأثیر آنها در بهبود شرایط حیات و تداوم بقای موجودات زنده از اهمیت بسزایی برخوردار است .

در این راستا کتب و مقالات علمی بسیاری به نگارش درآمده و گردهمایی‌های زیادی در ارتباط متقابل بین این علوم باعلوم دیگر و بخشهای متفاوت بین آنها ارائه گردیده است .

با توجه به حجم بالای این اطلاعات و نیاز به دسترسی سریع به آنها استفاده از ابزار رسانه‌ای جدید که بتواند با ذخیره‌سازی و اطلاع رسانی سریع این مهم را بر عهده گیرد بسیار حائز اهمیت است .

رایانه ابزاری قدرتمند برای تحقق آن است و با پیشرفت تکنولوژی روز دنیا دسترسی به شبکه گسترده وسیع اینترنت نیز دسترسی سریع و بروز و نوین را تسهیل نموده است .

نرم‌افزارهای کاربردی علوم زیستی که با تحقیق و تفحص دانشمندان متخصص ارائه گردیده است کمک شایانی به روند تکاملی و رو به گسترش شاخه‌ها وزمینه‌های مختلف بررسی‌ها و نتایج صاحبنظران نموده است و با اطمینان می‌توان گفت که با ادامه تحقیقات و ارائه نرم‌افزارهای جدید توصیفی ، انسان خواهد توانست ویژگی‌های اساسی تشکیل‌دهنده حیات را بطور کامل تشریح نماید.

کاربرد گسترده کامپیوتر در علوم زیستی اطلاعات تکنولوژی درباره کاربرد نرم افزارها، که سبب افزایش حجم اطلاعات و سرعت اطلاع رسانی شده است، علوم زیستی را دگرگون کرده است.

این مقاله مختصری است از برخی پیشرفتهای بیولوژیکی در عقایدی که برای این علوم محوریت دارد.

همچنین درک خواهیم کرد که کاربرد وسیع کامپیوتر چه نقش بزرگی را برای پیشرفت علوم زیستی باز می کند.

مقالات این نشریه بیشتر از جعبه IBM و ژورنال همراه آن، استخراج شده و شرحی است از تحقیقات و پیشرفتهای تکنولوژی که منجر به فهم بهتر است ملکولی حیات شده و در نهایت به درمان بیماریها و بهبود شرایط انسانی می انجامد چه چیزی ما را تبدیل به انسان می کند؟

ژنوم هر انسان مواد ژنتیکی است که صفات انسان از آن ناشی می شود ژنوم شامل 23 جفت کروموزم است که از ملکولهای لزاکسی رمپوئوکلینک اسید (DNA) تشکیل یافته اند.

ملکولهای DNA یک مارپیچ مضاعف شده را شکل میدهد که مانند یک نردبان پیچ خورده به نظر می رسد.

ترکیب ملکولهای قند و فسفات نرده های نردبانی را شکل می دهد که پله های آن بازهای آلی هستند.

بازهای آلی نوکلئوتیدها 4 نوع اصلی هستند: گوانین ،‌آنین ،‌سترزین و تیمین که با علائم اختصاری T,C.A.G نشان داده می شود.

در هر پله یک زوج باز آلی وجود دارد که به صورت G-C ( یا ) C-G یا T-A یا A-T وجود دارد.

ژنوم انسان شامل حدود 3 میلیون جفت باز می باشد که همان پله های نردبانی می باشد.

DnA موجود در سلولهای بدن انسان تقریباً مشابه است.

کدهای DNA در ژنوم انسان همان اطلاعاتی هستند که ما را به انسان تبدیل می کنند.

انی کدها اطلاعاتی را فراهم می کنند که بدن ما را به عنوان جنین شکل می دهد و عملکردهای بیولوژیکی ها را در طول زندگی کنترل می کند.

در فوریه 2001 ژورنالهای علوم و طبیعت هر دو مقالاتیرا درباره ژنوم انسان منتشر کردند که موفقیتهای انسان در کامل کردن اولین طرح کامل توالی DNA (نقشه ژنی انسان) در آن توصیف شده بود.

البته کار سنگین تر و با ارزش تر تجزیه و تحلیل و استفاده از این اطلاعات می باشد و با پیشرفت بیشتر تکنولوژی به کار گیری آن در شناخت ژنوم گونه های گیاهی و جانوری می باشد.

این مقاله برای نخستین بار خلاصه ای از پیشرفتهای زیست شناسی و عقایدی که سهم بسزائی در پیشرفت این علم داشته اند را ارائه می کند.

سپس درون آن مقالاتی از سیستم ژورنالهای IBM و نشریه همراه IBM در باره این پیشرفتها بیان می شود.

دورنمای پیشرفتهای علوم زیستی و عقایدی که پیرامون شیمی سلول و محیط درون آن شکل گرفته با DNA شروع می شود و به طرف پروتئین ها و داروها کشیده می شود، باید از نقش اساسی کاربرد نرم افزارها، ابزار آلات ، وسایل مطالعات فراساختاری و … که نقش اساسی و پیشرفت علوم زیستی داشته اند، غافل نماند و بهمین منظور تاریخچه ای از آن ذکر میشود.

تصویر 1: بیانگرتجلی ژن هاست.

همچنین تاخوردگی پروتئین ها و داروهائی که مراحل بیوشیمیائی را کوتاه می کنند.

واژه های به کار رفته در مقاله در ارتباط است با انواع نرم افزارهای به کار رفته برای این تجزیه و تحلیل ها و ترتیب به کارگیری آنها، کدهای ژنتیکی موجود در DNA با توجه به ترتیب اسیدهای آمینه انواع پروتئینهارا ایجاد می کند.

این اسیدهای آمینه پشت سر هم پیچ و خم می یابد ، تا می خورد و ساختمان سه بعدی خاصی را ایجاد میکند که ارتباط آن را می رساند.

داروها با پروتئینها واکنش میدهد و روی عملکرد آنها اثر می کند و اغلب نوعی پیوند با بخشی از جایگاه پروتئین ایجاد می کند که مانع توانائی پروتئین در انجام وظیفه طبیعی اش می شود.

کاربرد گسترده نرم افزارهای کامپیوتری ، برای دینامیک ملکول ها،‌(MD) ، شیمی کوانتوم (QC) و ارتباطات ساختمانی (QSAn) به مطالعه این سیستم های ملکولی کمک نموده اند ..

ژنها و پروتئینها: تقریباً هر یک از اعضای یک گونه مقدار مساوی DNA دارد.

اما سه میلیون جفت باز آلی که ژنوم انسان را شکل می دهد، فقط در حدود 1% پروتئینها را، کد می کند.

تنوع اعضای مختلف یک گونه به دلیل تفاوتهای کم اهمیت در DNA آنها رخ میدهد.

برای انسانها این تفاوت ناشی از یک جفت باز از هر 1300 تا می باشد.

یا درباره 1% از یک درصدی که پروتئینها راکد می کند.

برای نمایش کل اطلاعات ژنتیکی یک فرد چه تعداد دیسک لازم است؟

از آنجائیکه بازهای آلی هر پیچ DNA در قطعه جا می گیرد بنابراین 2 میلیون جفت باز می تواند ذخیره شود در نزدیک به 750 مگابایت ( فقط برای نواحی کد کننده پروتئینها) و اگر فقط اطلاعات موجود روی کروموزمهای جنسی ذخیره شوند، نتیجه می تواند جاسازی شود در 5/7 کیلوبایت .

سرانجام و خیلی مهم اینکه هر یک از ما 2 کپی از ژنوم انسان در سلولهای خود داریم.

یکی از پدر و دیگری از مادر که جفت کروموزمهای ما را شکل می دهد.

و برای این مقدار ما نیاز داریم به 15 کیلوبایت .

البته موقعیت از این پیچیده تر است.

برای مثال چندین بیماری وجود دارد که در آن بخشهائی از مواد ژنتیکی برای پروتئینها S نمی شود.

اما اگر DNA در یک موجود زنده اطلاعاتی را کد می کند که دستگاههای درون سلول از ان برای ساختن پروتئین استفاده می کنند.

در مقابل DNA که اطلاعات لازم برای ساختن پروتئین هاست، پروتئینها ملکولهایی هستند که عملکرد روزانه سلول را بیرون می برند.

فعالیت پروتئینها اعمالی نظیر: جنبشهای متابولیسمی، جفت شدن سلولها،‌انتقال سیگنال از یک سلول به دیگری و تولید مثل سلولی را در بر می گیرد.

هر یک از بخشهای کنترل کننده ژنوم در زمانهای بخصوصی برای تولید پروتئینهای مخصوصی و متفاوت فعال است.

پروتئینها زنجیرهای طویلی هستند که واحد ساختمانی آنها از 20 نوع امینو اسید می باشد.

دستور و نحوه قرار گیری آمینو اسیدها نهایتاً ساختمان سه بعدی و عملکرد بیولوژیکی پروتئینها را تعیین می کند.

اگر چه DNA در سلولهای مختلف بدن مشابه است، تفاوتهای آشکاری بین سلولهای بینایی، عصبی و سلولهای کبد وجود دارد .

این چگونه ممکن است در حالیکه هر سلول همان DNA را دارد؟

جواب در این حقیقت نهفته است که این سلولها ترکیبات مختلفی از پروتئینها را درون خود دارند.

این سلولها بدلیل تجلی متفاوتی از ژنها ایجاد می شوند.

تفاوت در بخشهائی از همان ژنوم – در هر نوع از سلولها.

تجلی ژنها مرحله ای است از استفاده از اطلاعات کد شده در DNA برای ساختن یک واحد سازنده آن آمینو اسید می باشد.

نوع ژنهایی که تجلی می یابند نه فقط از این یک نوع سلول به دیگری متفاوت است بلکه به عواملی مانند: سن سلول و فشارها یا بیماریهائی که ممکن است در آن وجود داشته باشد وابسته است.

تجلی ژنها متشکل از چندین مرحله در واسط از ایجاد ملکولهای RNA بنام mrna ( RNA پیامبر) میباشد.

مراحل کپی برداری از DNA برای ساختن mRNA ترانس کریپت نامیده می شود.

آزمایشاتی برای تسخیر و تجزیه MRNA در سلول انجام گرفته که محصولات تجلی ژنها را نشان می دهد.

استفاده از تنظیم تجلی ژنها در حال رایج شدن است بخصوص در تعدادی از مؤسسات تحقیقات بیولوژیک .

در آینده این تکنولوژی احتمالاً یک کلید تشکیل دهنده تشخیصهای پزشکی و حتی درمانهای فردی می باشد که با درمانهای داروئی یا داروهائی متناسب با آزمایش ژنتیکی فرد و شرایط پزشکی از تطبق می کند.

هنگامی که اطلاعات ژنتیکی بیان می شود MRNA تولید شده ، به ساختمانهای سلولی خاصی بنام دیپوزدم منتقل می شود.

دیپوزدم یک جایگاه تولید سلولی است که در اینها آمینو اسید را درون پروتئین انباشته می کند، دستور قرار گیری آمینو اسیدها در هر ملکول پروتئین به وسیله mRNA تعیین می شود، به وسیله آنچه که کد ژنتیکی نام دارد.

همچنانکه در بالا توضیح داده شد بازهای آلی نوکلوتیدهای DNA شامل بازهایی نظیر T,A,C,G می باشد.

اینها همانند 4 حرف الفبا می توانند کلمات سه حرفی ایجاد کنند.

4 کلمه سه حرفی ممکن است وجود داشته باشد که از 4 حرف الفباشکل می گیرد.

هر یکاز این کلمات از طریق کدهای ژنتیکی یا یکی از 20 نوع آمینو اسید ارتباط دارند (بعضی از آمینو اسیدها با بیش از یک کلمه سه حرفی ارتباط دارند و بعضی کلمات به عنوان یک نشانه عمل می کنند) در سالمترین دیدگاه به ما گفته می شود که هز ژن از نظر محتوای ژنتیکی شامل اطلاعاتی برای پروتئینهای بخصوصی دیگری کنترل میشود که تغییرات را کنترل می کند .

تعداد زیادی از دانشمندان پذیرته اند که بین 25000 تا 40000 پروتئین وجود دارد و بعضی قبول دارند که تعداد پروتئین ها تکیه می کنند بر پروتئینهای دیگری برای تجلی خودشان .

بعضی از پروتئینها کمک می کنند تا خوردگی دیگر پروتئینها .

پروتئینهائی وجود دارند که واقعاً دوبله می شوند (پروتئین زوج می شود از بعضی ژنهای یاقی بیش از دو تا .

بهمان اندازه که دورنمای توصیف ژنوم مشکل است می بینیم که توصیف چهره پروتئینها مشکل تر می‌باشد.

انتخاب پروتئینهائی که از یک ژن معلوم ساخته می شود به وسیله پروتئینهای دیگری کنترل میشود.

شماره این پروتئینها برای ژنوم انسان از 5000 تا 40000 می باشد.

مقداری از دانشمندان اکنون باوردارند که پروتئینها می تواند بیش از 1 میلیون باشد.

مطالعه پروتئینهای ویژه ، مسیرهای شیمیائی که آنها را در بر می گیرد و فعالیتهای آنها یک بخش کلیدی را در مطالعات بیوشیمیایی ملکولهای زیستی شکل می دهد.

اما مطالعه تمام مجموعه های پروتئینی در سلول و پیچیدگی روابط آنها ، یک رشته پویا و کاملاً قابل درک می باشد.

پروتئینها عملکردشان را به طور گسترده ا به ساختارهای بعدی خود مدیون هستند که شکل پیچیده ای یافته اند.

این اشکال به پروتئینها اجازه می دهد که بطور مطلوبی با هم ترکیب شود.

بعنوان مثال هنگام ارتباط متقابل پروتئین ها، بنابر انی به منظور درک عملکرد پروتئینها ما دوست داریم اطلاعات کاملی بدست آوریم ارتباط جایگاههای اتمها در ملکولهای پروتئینی .

دو تا از معمولی ترین ابزار تجربی را برای قادر ساختن ما به تحلیل اطلاعات اتمی ساختار و پروتئینها ، اسپکتروسکپی با اشعه X و اسپکتروسکپی رزنانس مغناطیسی (NMR) می‌باشد.

به طور معمول شناسائی سطح اتمها فقط درباره صدر 15000 پروتئین میسر می‌باشد.

این پرتئینها پروتئینهایی هستند که تعدادی از ارگانیسمهائی را شکل می دهند که همه آنها مربوط به انسان نمی باشد.

اسپکتروسکپی با اشعه X خیلی متداول می باشد.

قابلیت تکثیر بالا و روشهای برگزینده توسط دانشمندان به طور معمول اطلاعات مربوط به ساختمان سه بعدی پروتئینها را بیان می کند.

اما تولید دینانسهای اتمی به وسیله تکنیکهای اشعه X مدت زیادی را در بر می گیرد.

بعضی از پروتئین ها نمی توانند به طور کامل کریستالیزه شوند و بعضی فقط تحت شرایط آزامایشی بخصوص کریستالیزه می‌شوند.

با وجود اینکه پروتئینها به سختی کریستالیزه می شوند رده های کاملی از پروتئینها شناسائی شده نظیر پروتئینهای غشاء و سایر رشته های پروتئینی که بطور گسترده ای توسط مطالعات اشعه X انجام شده .

شرایط بخصوص کریستالیزه شدن : PH و در جه حرارت و سایر عوامل خاص پروتئینی نیست .

بهر حال آزمایشات می تواند ارائه روشهای بدون ابهام مشکل باشد.

تعدادی از پروتئینهای متراکم و رسوبات غلیظ برای این تکنیک مناسب هستند.

بعلاوه حتی اگر پروتئینها به اندازه کافی محلول باشند، تفسیر تجزیه NMR از پروتئینهای درشت مشکل یا غیر ممکن می باشد.

از آنجائیکه تعداد زیادی از تواییهای آمینو اسید قابل دسترسی است به عنوان یک تولید مهم از طرح و از آنجا ئیکه آزمایشات تعیین ساختمان کامل پروتئینها بسیار مشکل است دو تا از مهمترین طرحهای رایج امروزی عبارتند از : تعیین ساختمان سه بعدی پروتئینها و تعیین دقیق توالی آمینو اسیدها.

مراحلی که توسط آنها پروتئینها شکل می گیرند و برای وظایفشان متناسب می شوند.

این 2 طرح اغلب نامیده میشود «طرح پیچ خوردگی پروتئینها» که تشکیل میدهد بدنه اصلی یک مبارزه جدی تحقیقاتی را که مرا به مدت 50 سال به خودش مشغول و علاقمند نموده است.

و این علاقه اخیراً به دلیل کاربرد گسترده سیستمهای کامپیوتری تشدید شده است .

برای تهیه بهترین مدلهای پروتئینی ، قابل آزمایش ترین دایوها و تهیه مقادیر بی شماری از نقشه های ژنوم انسانی .

پیشرفتهای ژنتیکی یکی از فوائدی که امیدواریم کسب کنیم از بررسی ژنوم انسان توانائی علاج بیماریهای انسانی می باشد .

داروها به عنوان واکنش دهنده با پرتئینهائی عمل می کنند که خودشان از بعضی جنبه ها با بیماریها و امراض درگیر میشوند.

برای مثال ، یک دارو ممکن است اثر یک پروتئین ضروری را برای ترانسفورماسیون ویروسها کاهش دهد و اثر پروتئینی را که به سیستم ایمنی سلولها برای مبارزه با بیماریها کمک می کند افزایش دهد.

مرحله کلیدی در مبارزه با بیماریها و پیشرفت داروها، شناسائی و انتخاب پروتئینها ئی است که به عنوان هدف داروها می باشند.

این مرحله معمولاً مربوط می شود به جایگاههای ملکولی بسیار کوچکی که در مسیر بیماری، با میکروبها درگیر میشوند، از میان پروتئینهایی که وارد مسیر می شوند، یک داروی هدف انتخاب می شوند، یک داروی هدف انتخاب می شود و مشخص می گردد.

هدفها نباید فقط روی نقاط بحرانی مسیر بیماری باشند بلکه باید بتوانند وارد عمل شده و به ملکولهای دارو بپیوندند.

(شناسائی هدف – انتخاب هدف و درستی هدف).

ژنومها- بیان تجلی ژنی و تمام وابستگیهای زمانی و مدیریت تکنولوژی بطور مشابهی به کار گرفته می شوند برای داشتن بیشترین اثر .

از آنجائیکه هدفهای داروئی یک یا بیش از یکی هستند، مرحله بعدی در پیشرفت داروئی ، شناسائی تعاریف مهم و بهینه سازی آن می باشد.

طی این مراحل تعدادی از این ملکولها برای تعیین مهمترین آنها ، برای واکنش با یک یا بیشتر هدف بالقوه جدا می شوند.

ملکولهائی که یک درجه موثر از واکنش با سلول هدف را نشان می دهند، ترکیبات پیشرو و یا به سادگی پیشرو نامیده می شود.

بیشتر شرکتهای داروسازی بر این اساس میلیونها دارو ساخته اند طی سالیان گذشته.

این مقاله اشاره می کنند به تحقیقاتی که در این مورد صورت گرفته است.

در مرحله استخراج معمولاً مقدار کمی از این تحقیقات درگیر می شود برای ایجاد هدف .

آزمایش این طرحها که محک نامیده می شود نتیجه اش وابسته به توانائی پیوستن این ترکیبات به ملکولهای هدف می باشد.

نتیجه خوب نه فقط باید درجه بالائی از وابستگی به سلول هدف را نشان دهد بلکه باید نوع پروتئین را تشخیص دهد ترکیباتی که با پروتئینهای پچیده هدف واکنش نشان میدهند معمولاً به مقدار زیاد و با تأثیرات نامطلوب روی مراحل بیوشیمیائی همراه هستند.

تکنولوژی تجربی: طی 10 سال گذشته 2 تکنولوژی عملی در نتیجه مراحل بهینه سازی شکل گرفته است .

این تکنولوژیها با استفاده بالائی از تکنیکهای کامپیوتری و رباطها‌ را ایجاد می کند.

در آینده دهها فرار ملکول شیمیائی داروئی توسط رباطها ساخته شده استخراج می شوند .

برای مثال ممکن است برای تمام آزمایشات شیمیائی ملکولهائی ایجاد شوند از یکسری واحدهای 20 تائی که جمعاً 205 دومین تکنولوژی مدرن شناخته شده سطح بالا تکنیک HTS می باشد که در آن از رباطها و 10 ترکیب یا ترکیب شیمائی استفاده می شود.

این یک آزمایش برای تحقیقاتی است که در راستای این هدف صورت گرفته است.

جریان تکنولوژی می تواند هر روز 10 هزار تا 20 هزارنتیجه این چنینی ایجاد کند.

ترکیباتی نظیر تولیدات Aurora وسایل تولید شده علوم زیستی که هر روز توانائی 10 هزار سنجش را دارد، یک سطح شناخته شده است که مافوق تصور می باشد.

البته این داروها مستلزم طبقه بندی ذخایر، سازماندهی موثر و تجزیه می باشد.

در این راستا حمایتهائی برای مراحل HTS ضروری است و همچنین مدیریتی برای تصمیم گیری و حمایت از این مفاهیم.

شمارش نزدیک: امروزه، برای شناسائی و بهیه سازی مراحل چندین تنظیم صورت می گیرد که یکی از آنها شمارش نزدیک می باشد.

که استفاده آموزشی از شمارش شیمیائی داروهای طراحی شده و همچنین شناسائی طراحی داروها می باشد.

این مسیر معمولاً با هدف شناسائی پروتئینها و یا شاید ملکولهائی که روی جایگاه فعال خود خم شده صورت می گیرد.

انی ویژگیها مخصوصاً شامل ساختمان سه بعدی پروتئینهائی است که توسطه اشعه X و NMRیا شمارش ملکولها صورت می گیرد.

اگر چه از سایر روشها نظیر ملکولهای دینامیک و موتوگارلوهم استفاده می شود.

(برای ذرات فیزیکی و شیمیائی که برای طراحی ملکولی که به نقاط فعالیت متصل می شود لازم است).

کاربرد دیگر شیمی کامپیوتری صاف کردن محلولهائی است که برای تهیه مواد لازم برای ارتباط با یک هدف بخصوص پیش بینی می شوند.

این تکنیکها بدنبال شمارش شدید ایجاد می شوند و به مقدار زیادی وابسته به ارقام می باشد: یکی از مهمترین پیشرفت تکنیکهائی برای ساده و موثر کردن جستجوی یافتن ترکیبات اساسی از میان نمونه های انتخاب شده می باشد.

شماره ملکولهائی که می تواند به وسیله ترکیبات شیمیایی مشخص شود و فقط تعداد معدودی از آنها برای داروهای مهم مفید هستند.

بنابراین برای اشخاص مقتصد این امر بسیار مهم است (دلایلی برای میزان کردن سریع ترکیباتی که قابلیت هدایت دارند.) اخیراً مترهائی برای اندازه گیری ترکیبات اطلاعات گوناگون پیشرفت کرده است.

تحقیقات می توانند این گوناگونی را توصیف کنند.

همچنین آنها می توانند طراحی کنند تنوع تعادل شیمیائی را بر علیه چنین خصوصیاتی نظیر نوع تحقیقات و ارزش سنتز آنها در که اولین HTS های مهم مورد استفاده قرار می گرفته اند.

سپس بیشترین اطلاعات متمرکز شده از ملکولها یا پروتئینهائی که مشابه بهترین انواع یافت شده مورد استفاده قرار می گیرد.

علوم زیستی زراعی: اخیراً از موفقیتهای ایجاد شده در ایجاد ژنوم انسانی در این سطح گسترده ، تجسسی عمیق در حقایق و قوانین مربوط به سایر شاخه های علوم زیستی (زراعت) نیز بهمان خوبی میسر شده است.

ابزار و تکنیکهای علوم زیستی از توالی ژنهای DNA و میان ژنها تا ترکیبات شیمیائی توسط سانترینوژهای با سرعت بالا ، وظایف مهمی را در پیشرفتهای مربوط به کشاورزی ایفا نموده است.

اگر چه ملاحظات سیاسی وجود دارد اما باید سرانجام منتظر دیدن گونه های جدید گیاهی باشیم که بیشترین مقدار غذا را برای ما فراهم می کنند، مزه مهمتری دارند و سطح خرید در مزرعه و ‌ را بالا میبرند.

گیاهان با دستکاری ژنتیکی پلاستیک و داروها را ارزانتر تولید می کنند.

گیاهانی که مواد شیمیایی تولید می کنند آنها را در مقابل آفات و حشرات مصون می کند و این مقاومت ما را در مقابل خطرات مربوط به آفتها افزایش می دهد و آلودگی محیط را کاهش می دهد.

استفاده از چنین تکنیکهای پیشرفته ای در ایجاد داروها به ما کمک می کند که در مورد داروها بهترین انتخاب و بیشترین تأثیر را داشته باشیم و از بیماریهای حشرات مصون باشین .

تصویر ژنوم گیاهی بخوبی در زیر تصویر شده است.

مزاحل قابل توجهی انجام شده روی برنج – ذرت و دامنه سویا .

ژنوم گیاهی Arabidopsis thaliana که مدل ارگانیسم مهمی است بهمان اندازه برای گیاه شناسان شناخته شده است که بیولوژیستهای جانوری موش را دوست دارند.

بدلیل چرخه زندگی ساده آن ، AGI برای تعیین ترادف و حاشیه ژنوم مشارکت فعال می کند.

اگر چه هنگامی که این فعالیت آغاز شد در سال 1995 با هدف تعیین ترادف DNA تکمیل آن تا سال 2004 پیش بینی شده بود اما در سال 2000 تکمیل شد.

کاربرد نرم افزارها در ذخیره داده ها یک فاکتور بسیار مهم در کاربرد کامپیوتر نه تنها قابلیت بالای پاسخ دهی به پرسشهاست بلکه قابلیتهای بالا در شمارش و پخش فوری اطلاعات می باشد.

اینترنت برای شمارش حجم بالائی از اطلاعات آماری و متنی مناسب می باشد.

ژورنالهای معرفی شده در آن و منابع اطلاع رسانی عمومی آن برای مثال ژورنال Nuclaic Acid Research (ژانویه 2000) حدود 100 مقاله درباره بازهای آلی مختلف دارد که تقریباً تمام آنها از طریق اینترنت قابل دسترسی می باشد.

دیگر فاکتور مهم برای علوم زیستی دسکیتهای اطلاعاتی ارزان و قابل دسترسی و نرم افزارهای مؤثری است که نقش مهمی را در ذخیره حجم بالائی از اطلاعات داده شده دارند.

اینها نه فقط شامل داروهای متنی است بلکه داروهای مرتب شده ای در ارتباط با DNA ، ترکیب پروتئینها، تجلی ژنها ، ساختمان شیمیائی و خواص داده ها و داده های HTS می‌باشد سرانجام برای به کار گیری تمام این داده و تجزیه و بررسی آنها بطور همزمانبه این تجهیزات نیاز می باشد.

نگهداری فوق العاده داروهای ارائه شده و عمل متقابل آنها توسط MMCIF (فایل اطلاعاتی کریستالهای ماکرو ملکولی) XML میسر می باشد.

موضوع اصلی انواع تجهیزات مورد نیاز علوم زیستی است از تحقیق تا انتشار و همچنانکه در نرم افزارها نگهداری می شود ما نیز قادر به دیدن آنها هستیم.

ما قادریم پدیدار شدن نرم افزار های میانجی نرم افزارهای محیطی و یا بخشهایی که پاسخگوی نیازهای ما باشد را نظاره گر باشیم.

این نرم افزارها می توانند از منابع مختلف و پرت محلی داده های جدید و کاملی را برای ما استخراج کنند.

در سال 1988 ترتیب آمینو اسیدهای پروتئاز HIVI و نقش آن در پاسخ به ویروس منتشر شد.

ساختمان متبلور HIVI توسط اشعه X در سال 1989 تعیین شد که در سه شکل ایجاد می شود.

در این صفحه ساختمان پروتئاز HIVI نشان داده می شود.

پروتئاز HIVI خودش یک پروتئین متقارن است.

دایمری متشکل از دو رشته شناخته شده .

HIVI به وسیله اتصال به پلی پیتید HIV کار می کند و آن را به محل بخصوصی متصل می کند، با استفاده از این ابزار داروهای ایجاد شده .

تعدادی از داروها طراحی شده اند که به طور محکم به نقاط فعال HIVI پروتئاز می پیوندند بنابراین روی توانائی ترکیب شدن آن با پروتئینها اثر می گذارند چنین داروهائی به عنوان بازدارنده مؤثرترین رده داروها برای جلوگیری از نفوذ HIV شناخته شده اند.

دومین گروه داروهای موثر مجموعه ای از بازدارنده های ترانس کریپ می باشد که با همدیگر در شکل دادن درمانها استفاده می‌شود.

در طراحی داروها شیمیدانها بطور معقول و گسترده ای از کامپیوتر ، در جهت ارائه تصویر سه بعدی برای پروتئینها استفاده می کنند در همان حال توسط استفاده آزمایشهای کریستالیزه کردن را انجام می دهند (برای طراحی ملکولهائی که محکم به مکانهای فعال پروتئینی می چسبند.

در این مراحل نه فقط شکل پروتئاز تعیین می شود بلکه مجموعه ای از خواص نظیر قابلیت حلالیت ملکولهای انتخاب شده تعیین می شود.

مجموعه ای از بازدارنده های پروتئاز های HIV برای استفاده از این تکنیکها طراحی شده اند.

با این امکانات پیشرفته و کامپیوتر ما می توانیم به آسانی HIV را نظیر یک بیماری قابل درمان کنترل کنیم.

سیستیک فیبروزیس داستان بیماری ژنتیکی سیستیک فیبروز (CF) مرتبط است با تکنولوژی های توصیف شده از بیماری در ژورنال ( MB سیستم)‌ CF یکی از کشنده ترین بیماریهای ژنتیکی است که در بعضی کشورها ظاهر شده و حدود 30 هزار نفر در آمریکا و 25000 نفر در اروپا مبتلا کرده است .

این بیماری با ترشحات ضخیم غیر عادی در ریه و مرگ تدریجی به وسیله عفونت تنفسی ظهر پیدا می کند.

علت این بیماری یک کمبود ژنی است که در کروموزم شماره 7 رخ می دهد که پروتئینی بنام CFTR را که شامل 1480 آمینو اسید می باشد کد می کند.

ژن CF در سال 1989 به وسیله گروهی از محققین شناسائی شده است .

پروتئین CF-TR پروتئین ناقلی است که در غشاء سلول قرار گرفته جائی که میانجی انتقال یونهای کلر و مولکولهای آب باشد .

معمولی ترین عارضه ژن CFTR کمبود یک آمینو اسید فینل آلانین است که بدلیل یک تغییر در پروتئین CFTN اتفاق افتاده در نقطه ای که محل جایگزینی طبیعی سلول بدلیل نبودن پروتئین CFTR تخریب می شود و بدرون عشاء راه می یابد .

و عملکرد طبیعی سلول را مختل می کند.

درمان CF به طور مشخصی متکی به مکانیسم تا خوردگی و عملکرد پروتئین CFTR می باشد.

بهرحال پروتئین های ناقل نظیر CFTR غیر ممکن است که کریستالیزه شوند و این از آزمایشات تبلور شناسی اشعه X برای بررسی ساختمان سه بعدی آن مخالفت می کند.

روشهای پیشگوئی براساس شباهتهای ترتیبهای پروتئین برای شناسائی ساختمان این ملکول پروتئینی به اندازه کافی گویا نیست.

براساس شیوه خالص سازی کامپیوتری در سال 1996 یک ساختمان با 214 آمینو اسید برای CFTR به عنوان NBD1 (نوکلئوتید پیوند یافته مجاور آن) نشان داده شده است.

این ناحیه شامل 508 آمینو اسید است که در بیشتر بیماریهای CF حذف شده است.

در تصویر زیر (سمت راست ساختمان آن نشان داده شده است.

تکنیک رزنانس مغناطیسی هسته می تواند شرحی از ترتیبهای پیتیدی کوتاه را برای تعیین ساختمان پروتئینی CFTR مشخص کند .

همچنین روش مشخص کرده که آنها 2 پیتید کوتاه هستند با 25-26 آمینو اسید.

آنکه بلند تر است باقی می ماند و آنکه کوچکتر است حذف می شود.

ناحیه قرمز رنگ پروتئین و در روش تعیین ساختمان NBDI این آمینو اسید را تشخیص میدهد.

اسیدهای آمینه قبل و بعد از 508 به رنگ زرد نشان داده شده است ( 507 تا 498 ) و سبز برای (523- 509 ) .

این نقص در ساختمان NMR همان چیزی است که نشان داده می شود به طور تئوری نیز برای NBD1 نشان داده شده است.

بهر حال مواد احاطه کننده محدوده بزرگتر با تثبیت ساختمانهائی که توسط پتید های کوچکتر نشان داده می شود نگهداری می شود.

ایجاد پیوند بین ساختمان تئوری و این ساختمان اولین مرحله فهم و غلبه بر CF می باشد .

در فوریه سال 2001 یک شرکت در اعلام همکاری با تعیین ساختمان ژنوم 11 میلیون دلار بودجه را برای ایجاد یک پروژه 5 ساله برایه فهم کامل ساختمان سه بعدی پروتئین CFTR ابراز کرد.

جای امیدواری است که اطلاعات ساختمانی برای پیشرفت و فهم چگونگی عمل پروتئینها در طراحی روشهای درمانی جدید مؤثر واقع شود.

ایدز: داستان خردمندانه بیماری ایدز در ارتباط است با توصیف تکنولوژی در بیماریها ، ایدز نیز یکی از مخرب ترین بیماریهای انسان مدرن می باشد که به وسیله نقص در سیستم ایمنی بدن انسان ایجاد می شود.

ویروس HIV سیستم ایمنی بدن انسان را تعطیل می کند .

و سلولها را به عنوان ماشینهائی برای ساختن پروتئینهای مورد نیاز خود بکار می گیرد.

این پروتئینها (پروتئینهای ویروسی) به وسیله مواد ژنتیکی سلول کد می شود و سلول چندین پروتئین ویروسی میسازد ، و این زنجیرهای ایجاد شده پلی پروتئینها را می سازد .

این پلی پروتئینها سپس تا می خورند بدرون زنجیره های کوچکتر که بدرون ویروس جدید شکافته می شود.

شکافتن این پلی پروتئین ها به وسیله آنزیم پروتئاز صورت می گیرد.

مبارزه طلبی بزرگ کاربرد کامپیوتر همچنانکه توصیف شد ، نزدیک بودن سطوح ملکولی به فهم علوم زیستی مسیر درازی را پیش پای ما می گذارد که از DNA تا تأثیرات و منافع در اجتماع باشد.

این روش می تواند فقط از طریق به کار گیری تکنیکهای کامپیوتری ایجاد شود .

در این مبحث ژورنال IBM سیستم دو مقاله را به ارائه شده که از نظر علمی بسیار وسیع و قابل اجرا می باشند .

ابتدا : Wooley – Heed cordon نقش فعال کامپیوتر را در ساختمان و عملکرد ژنومها توضیح می دهد این مقاله طرح کلی تحقیقاتی را که هنوز مورد نیاز است برای حرکت دنیا به طرف بهره برداری فوق العاده با ارزش از طرح ژنوم انسان و ژنوم سایر موجودات را نشان می دهد.

این مسئله کار در موضوعات ژنوم را به عنوان کار عملی توضیح می دهد .

آنالیز داده ها از تجلی ژن چگونگی پیچ خوردن پروتئینها را بیان می کند، طرح بهم پیوستن اطلاعات شیمیائی و تعیین ساختمان آن با استفاده از تابش بالا اشعه X میسر می باشد .

مقاله دورنمای شگفت انگیزی از ارتباط متقابل تعدادی از علوم زیستی را دارد و تقریباً می تواند نقشه ای برای یافته های عمومی تحقیقات علوم زیستی در یک سطح عمومی ارائه دهد.

دومین مقاله تقریباً طبقه بندی های غیر علمی را نقض می کند اما یک مقاله با زیر بنای نرم افزاری و ابزاری را بنا م می کند.

Heasetal Discovery link یک نرم افزار حد وسط نرم افزاری است که به کاربرد نرم افزارهای علمی کمک می کند برای ساده کردن عملکرد داده ها در مواقعی که یک یا 2 منبع اطلاعاتی وجود دارد.