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El papel de la información biológica en la investigación biológica.
La información biológica se refiere a toda la información contenida en los organismos, como la información del genoma, la estructura de las macromoléculas biológicas como las proteínas, los ácidos nucleicos y los azúcares.
La información biológica juega un papel importante en la supervivencia y reproducción de los organismos. La información biológica cubre una amplia gama, además del material genético, los impulsos nerviosos y las hormonas, los sonidos, los olores, los colores y los comportamientos de los propios organismos contienen información que tiene un impacto en los individuos y grupos de organismos y está relacionada con los organismos. La supervivencia y la evolución son inseparables. La característica de la información biológica es que consume muy poca energía y material para producir grandes efectos biológicos.
La información biológica generalmente se puede dividir en información genética, información neurológica y sensorial e información química. Aunque los portadores de información genética y de información neurosensorial son sustancias químicas, la información química a la que generalmente se hace referencia es la información transportada y transmitida por sustancias químicas distintas de los dos tipos de sustancias anteriores. A esta categoría pertenecen las hormonas de organismos superiores y las feromonas de insectos.
La información genética se refiere a la información que un organismo pasa de padre a descendencia para poder copiar algo idéntico a sí mismo, o de célula a célula cada vez que una célula se divide, es decir, la secuencia de pares de bases ( O se refiere a la secuencia de desoxinucleótidos en la molécula de ADN). La información genética se almacena en forma de códigos en las moléculas de ADN y se transmite a las generaciones futuras mediante la replicación del ADN. Durante el crecimiento y desarrollo de la descendencia, la información genética se transcribe del ADN al ARN y luego se traduce en proteínas específicas para realizar diversas funciones vitales. Históricamente, el concepto se formó por primera vez mediante la investigación de G.J.Mendel (1866), es decir, los factores (ahora llamados genes) correspondientes a diversos rasgos biológicos contienen la información correspondiente (más tarde G.Beadle et al. (1941) fue pionero en el estudio de bioquímica genética y trazó un esquema: existe una correspondencia uno a uno entre genes y proteínas que determinan la estructura y función biológica
En cuanto a la naturaleza química de los genes, según O.T. de Avery et al. (1944), y los experimentos de expresión de rasgos realizados por A. Hershey y M. Chase (1952) utilizando el ADN del fago de E. coli, han aclarado que el ADN es el portador de la información genética. Actualmente se está estudiando la estructura del ADN adherido. Se ha establecido el concepto de que la información contenida en los genes puede simbolizar la disposición de las bases del ADN. Cuando se expresa la información, la disposición de las bases del ADN se transcribe primero en la disposición de las bases del ARN. y luego, en base a esta disposición, sintetizar proteínas. El portador de la información genética de algunos virus no es el ADN, sino el ARN. La información genética no solo incluye la información genética correspondiente a la proteína, sino que también incluye la información necesaria para interpretar la información. la expresión de la información, y para fines biológicos. Toda la información necesaria para replicar la misma estructura que la propia.
La información nerviosa y sensorial es transportada y transmitida por impulsos eléctricos y neurotransmisores. El entorno interno y externo procesa, regula y controla las funciones de cada parte del cuerpo. Los organismos dependen de impulsos eléctricos y neurotransmisores en el sistema nervioso para transportar y transmitir información. vida normal de los organismos.
La información química es la información transmitida por medios químicos, además de las dos categorías de sustancias anteriores, se debe a la capacidad de proceder de manera ordenada y responder al medio ambiente de manera oportuna. a la existencia de sistemas de información en los organismos que se transmiten a través de diversas moléculas de información química.
La información biológica juega un papel importante en la investigación biológica, sin embargo, después de que se extrajeron los recursos de información biológica originales, los trabajadores de las ciencias biológicas se enfrentaron. Grandes desafíos: ¿Qué información contienen los cientos de millones de secuencias ACGT? ¿Cómo controla esta información el desarrollo del organismo? Entró en la era posgenómica centrada en la bioinformática. Por lo tanto, el proyecto de innovación de nuevos fármacos combinado con la bioinformática es una aplicación típica de esta etapa. La informática es una aplicación importante de la información biológica en la investigación biológica.
La bioinformática es una ciencia que utiliza los ordenadores como herramientas para almacenar, recuperar y analizar información biológica en la investigación de las ciencias de la vida. El objeto de investigación de la bioinformática es la información biológica. Su enfoque de investigación se refleja principalmente en los dos aspectos de la genómica y la proteómica. En concreto, parte de secuencias de ácidos nucleicos y proteínas y analiza la información biológica de la estructura y función expresada en las secuencias.
Específicamente, la bioinformática, como nueva área temática, utiliza el análisis de información de la secuencia del ADN genómico como fuente y realiza simulación y predicción de la estructura espacial de las proteínas después de obtener información sobre las regiones codificantes de las proteínas, y luego el diseño de fármacos necesario basado en la función de proteínas específicas. La informática del genoma, la simulación de la estructura espacial de las proteínas y el diseño de fármacos constituyen tres componentes importantes de la bioinformática. Del contenido específico de la investigación en bioinformática, la bioinformática debe incluir estas tres partes principales: (1) investigación sobre nuevos algoritmos y métodos estadísticos; (2) análisis e interpretación de diversos tipos de datos (3) desarrollo y utilización efectiva de nuevas herramientas para; gestión de datos.
Como arma poderosa en la investigación del genoma, la bioinformática se utiliza ampliamente para acelerar el proceso de búsqueda de nuevos genes, con el fin de lograr el propósito de registrar primero patentes para nuevos genes "útiles". En esta competencia mundial, cómo los científicos chinos y los departamentos de toma de decisiones de los fondos de investigación científica invierten inversiones limitadas en combinación con la situación actual del nivel de investigación científica de mi país, áreas ventajosas y otras condiciones objetivas para obtener la mayor investigación científica posible y Los retornos comerciales son importantes. Un tema nuevo que no se puede evitar.
Las principales direcciones de investigación de la bioinformática: Genómica - Proteómica - Biología de Sistemas - Genómica Comparada, con el avance histórico de los proyectos de secuenciación del genoma biológico, incluido el Proyecto Genoma Humano, por Los datos biológicos generados, incluidos el nacimiento, el envejecimiento , enfermedades y muerte de organismos, están aumentando a un ritmo sin precedentes y actualmente se duplican cada 14 meses. Al mismo tiempo, con la popularidad de Internet, cientos de bases de datos biológicas han proliferado y crecido rápidamente. Sin embargo, estos son sólo la adquisición de información biológica original y son la etapa inicial del desarrollo de la industria bioinformática. La mayoría de las empresas de bioinformática en esta etapa se ganan la vida vendiendo bases de datos biológicas. Celera, una empresa famosa por su secuenciación del genoma humano, es un exitoso representante de esta etapa.
En resumen, la investigación sobre información biológica juega un papel importante en el vigoroso desarrollo de la biología.