Bio-informatica
Bio-informatica of computationele biologie is de studie van grote hoeveelheden biologische informatie. Meestal gaat het om moleculen zoals DNA. Het gebeurt meestal met behulp van computers.
![Vereenvoudigd model van een eiwit op het oppervlak van het influenzavirus](https://alegsaonline.com/image/220px-Hemagglutinin_molecule.png)
![Zoom](https://www.alegsaonline.com/zoom.png)
Vereenvoudigd model van een eiwit op het oppervlak van het influenzavirus
Stichting
Als soorten levende wezens in de loop der tijd veranderen, verandert het DNA in hun cellen, als gevolg van de evolutie. Als we de informatie van de huidige levende wezens kunnen extraheren en ze met elkaar kunnen vergelijken, kunnen we zien welke levende wezens het meest verwant zijn, net zoals we twee edities van een boek met elkaar kunnen vergelijken: de meest gelijkende kan worden beschouwd als de meest verwante in de tijd. Zo kunnen biologen stambomen of fylogenieën construeren. Door alle bomen aan elkaar te rijgen, kan een grote boom worden gemaakt die alle levende wezens met elkaar verbindt. Bio-informatica is de integratie van wiskundige, statistische en computationele methoden om biologische, biochemische en biofysische gegevens te analyseren.
Het proces
Alles wat een cel maar wil, is opgeslagen in zijn DNA. Wanneer een cel een eiwit wil maken, zoekt hij het juiste stukje DNA, maakt er een kopie van (RNA genaamd), en gebruikt de instructies in de kopie om het eiwit te maken.
Eiwitten zijn de "machinerie" van een cel. Ze kunnen vele functies vervullen, zoals transport, structurele ondersteuning, beweging en metabolisme. Eiwitten worden gemaakt van aminozuren. Er zijn twintig verschillende aminozuren die worden gebruikt om miljoenen verschillende eiwitmoleculen te bouwen.
Het principe van de bio-informatica is dat deze moleculen kunnen worden bestudeerd door computers te gebruiken voor het analyseren van de DNA-, RNA- en aminozuursequenties waaruit zij zijn ontstaan. Omdat er zoveel verschillende moleculen zijn, is de beste manier om te begrijpen hoe het hele systeem werkt de bio-informatica.
Computers in de bio-informatica
Chemici hebben manieren ontwikkeld om de vorm en het gedrag van kleine moleculen te begrijpen, met behulp van wiskundige analyse. Zij zouden computers (of zelfs gewoon potlood en papier) kunnen gebruiken om deze moleculen te bestuderen. Bovendien is het DNA in slechts één cel van een organisme veel te groot om door een mens te worden gelezen, en om het DNA tussen twee (of meer) organismen te vergelijken, of het nu gaat om broer en zus, of om een totaal andere soort, moeten grote hoeveelheden informatie worden vergeleken voor kleine (of grote) verschillen. Computers zijn veel beter geschikt voor dergelijke vergelijkingen, en computerprogrammeurs hebben samen met biologen zeer grote databanken aangelegd om alle DNA-informatie op te slaan die ooit is geleerd. Biochemici proberen tegenwoordig deze vragen te beantwoorden over elke cel in het lichaam:
- Hoe bindt een bepaald eiwit zich aan een ander?
- Welke eiwitten worden opgebouwd uit een specifieke streng DNA?
- Hoe kan DNA worden gebruikt om genetische aandoeningen en ziekten te stoppen?
- Hoe is een cel veranderd door de evolutie?
- Voor welke ziekten is iemand bijzonder kwetsbaar, gezien zijn genen?