Bioinformatica: differenze tra le versioni

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{{F|biologia|arg2=informatica|settembre 2023|Riconducibile in buona parte ad una [[WP:RO|ricerca originale]]}}

La '''bioinformatica''' è una [[scienza|disciplina scientifica]] dedicata alla risoluzione di problemi [[biologia|biologici]] a livello [[molecola]]re con metodi [[informatica|informatici]].

== StoriaEvoluzione ==

L'evoluzione storica della bioinformatica, che inizialmente si occupava principalmente dello studio del DNA e RNA, ha portato ada un così vasto uso dell'informatica in molti settori della biologia che è stato coniato il nuovo termine, ormai universalmente accettato, di Biologia Computazionale che esplicita con maggior chiarezza e precisione i reali e più vasti contenuti scientifici e disciplinari del connubio tra informatica e biologia nel [[XXI secolo]]<ref>{{Cita web|titolo=Concepts, Historical Milestones and the Central Place of Bioinformatics in Modern Biology: A European Perspective|url=http://www.intechopen.com/articles/show/title/concepts-historical-milestones-and-the-central-place-of-bioinformatics-in-modern-biology-a-european-|opera=Bioinformatics - Trends and Methodologies|editore= InTech |accesso=8 gennaio 2012|autore = Attwood T.K., Gisel A., Eriksson N-E. and Bongcam-Rudloff E.|anno = 2011|dataarchivio=25 gennaio 2012|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120125034510/http://www.intechopen.com/articles/show/title/concepts-historical-milestones-and-the-central-place-of-bioinformatics-in-modern-biology-a-european-|urlmorto=sì}}</ref>.

La bioinformatica, a volte, viene considerata anche come appartenente a un gruppo di discipline che va sotto il nome inglese di X-informatics, caratterizzate da un'indagine scientifica multidisciplinare, in cui l'informatica rappresenta lo strumento primario (esempi: astroinformatica, geoinformatica ecc.).

Nel novembre 2023 viene realizzato il primo computer ibrido fra un [[Circuito integrato|chip]] elettronico e [[neuroni]] umani assemblati in un [[organoide]]. Il dispositivo ha eseguito operazioni di [[riconoscimento vocale]] e calcolo dell'evoluzione di un sistema dinamico.<ref>{{cita web|url=https://www.rainews.it/amp/articoli/2023/12/funzionano-i-mini-computer-ibridi-con-neuroni-umani-14441d6e-35fb-4a43-837a-3cf78f172d98.html|titolo=Funzionano i mini-computer ibridi, con neuroni umani|data=11 dicembre 2023}}</ref>

== Descrizione ==

La bioinformatica contribuisce alla descrizione dal punto di vista quantitativo dei fenomeni biologici coinvolgendo, oltre alla biologia e all'informatica, altri campi tra cui [[matematica applicata]], [[statistica]], [[biochimica]] ede [[intelligenza artificiale]].

La bioinformatica principalmente si occupa di:

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L'analisi di sequenze è stata resa possibile da diversi algoritmi specializzati. Tra i primi furono Needleman e Wunsh nel [[1970]], e Smith e Watermann nel [[1981]]. L'obiettivo era comparare due o più sequenze di amminoacidi ed evidenziare identità, similarità (sostituzioni conservative) e disuguaglianze (sostituzioni, inserimenti e rimozioni). Da questi programmi poi ne sono stati messi a punto altri, che hanno permesso alla bioinformatica di evolversi nel tempo e dare un contributo fondamentale nell'attuazione dei progetti di mappatura dei genomi dei viventi. L'[[allineamento di sequenze]] è una variante di questo problema, ed è utilizzato anche nel sequenziamento.

La tecnica di sequenziamento detta ''shotgun'' (usata, per esempio, dall<nowiki>{{'</nowiki>}}''[[The Institute for Genomic Research|Institute for Genomic Research]]'' per il sequenziamento del primo genoma batterico, ''Haemophilus influenzae'') non riporta una lista di nucleotidi, ma una sequenza di migliaia di frammenti di DNA, ognuno lungo da 600 a 800 nucleotidi. Le estremità di questi frammenti possono essere sovrapposte e, una volta allineate nel modo giusto, rappresentano l'intero genoma. Questo tipo di sequenziamento è molto rapido, ma la ricostruzione del genoma a partire dai frammenti diventa presto molto complicata per grandi genomi. Lo ''shotgun'' è il metodo di sequenziamento maggiormente usato, e lo sviluppo di algoritmi per l'allineamento dei frammenti è un'area di critica importanza nella ricerca bioinformatica.

=== Annotazione genica ===

L'annotazione a livello genetico è il processo che consiste nel mappare geni ede altre caratteristiche biologiche all'interno di una sequenza di DNA. Il primo [[software]] per l'annotazione genica fu sviluppato nel [[1995]] dal Dr. Owen White, membro del team che ha sequenziato ede analizzato per primo il genoma del [[batterio]] ''[[Haemophilus influenzae]]''. White creò un programma per trovare geni, [[RNA transfer]] ede altre caratteristiche, e per assegnare loro identificazioni.

=== Annotazione proteica ===

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=== Analisi dell'espressione genica ===

L'[[espressione genica|espressione]] di molti geni può essere determinata misurando i livelli di [[mRNA]] con varie tecniche, tra cui [[microarray]] di DNA, [[expressed sequence tag]] ede altre. Tutte le tecniche sono soggette ada errori e contaminazioni. Vengono perciò ricercati modi per distinguere i segnali dalle interferenze. Un esempio è la determinazione di geni coinvolti in una determinata patologia: si possono confrontare i dati dei microarray di cellule epiteliali cancerose e di cellule non colpite dal [[Cancro (malattia)|cancro]] per determinare la regolazione di fattori in una particolare popolazione di cellule cancerose.

=== Espressione proteica ===

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Esistono tre tipi di predizioni:

* ab initio, viene predetta la struttura con la sola conoscenza della sequenza proteica;

* fold recognition, si guarda se la proteina di studio può avere una conformazione simile ada un'altra, che viene presa come modello;

* modelli per omologia, si fa un modello di proteina partendo da una proteina omologa.

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== Software e strumenti informatici ==

Il software impiegato nella bioinformatica spazia dalle semplici [[Interfaccia a riga di comando|interfacce a riga di comando]] a più complessi programmi grafici e [[web service]] [[Stand-alone (informatica)|stand-alone]], messi a disposizione da diversi istituti pubblici e aziende bioinformatiche (tra cui [[Inte:Ligand]] e [[Invitrogen]]). Un esempio è il progetto open source [[BALL]], sviluppato da diverse [[Università in Germania|università tedesche]] dal 2010, che mette a disposizione sia un'interfaccia grafica che una linea di comando.

Molte applicazioni nel campo della bioinformatica hanno interfacce basate su [[SOAP]] e [[Representational State Transfer|REST]], che consentono l'accesso ad algoritmi, dati e risorse su server in tutto il mondo. I principali servizi sono classificati dall'[[European Bioinformatics Institute|Istituto Bioinformatico Europeo]] e dall'Istituto Svizzero di Bioinformatica in software di ricerca, allineamento di multiple sequenze, e analisi (tra cui [[Bgee]] un database che raccoglie dati di espressione genica).

==Note==

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== Altri progetti ==

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== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* {{FOLDOC|bioinformatics|bioinformatics}}

* {{Garzanti}}

{{Controllo di autorità}}