بسم الله الرحمن الرحیم

در این کانال قصد دارم تا به صورت کلاس های متعدد کارگاهی، مفاهیم بیوانفورماتیکی و برخی تکنیک های مورد استفاده در آنها را به زبان ساده توضیح دهم. بدیهی است که چون تجربه جدیدی برای بنده است و در محیط تلگرام انجام می شود، عاری از ایراد نخواهد بود. بنابراین نقد های ارزشمند شما سبب خوشحالی و غنای مطالب هستند.

تنها خواهش بنده این است که اگر به دانش شما اضافه شد، به هر فقیری که می شناسید کمک مالی کنید.

لیست کامل کلاس ها در ابتدای کانال قرار گرفته و به مرور و با افزایش محتواها، تکمیل تر خواهد شد.

موفق و سربلند باشید.

فهرست مطالب:
* به روز شده در 23 اردیبهشت ۱۴۰۳*

1. مبانی بیوانفورماتیک به زبان ساده

2. پادکست های تولید شده با هوش مصنوعی

3. ژنومیکس

مبانی بیوانفورماتیک به زبان ساده

سلام! بیوانفورماتیک یک حوزه چندرشته‌ای هیجان‌انگیز است که زیست‌شناسی، علوم کامپیوتر و آمار را برای درک داده‌های زیستی ترکیب می‌کند. این به ما کمک می‌کند تا سوالات پیچیده‌ای را در مورد سیستم‌های زنده با استفاده از ابزارهای محاسباتی پاسخ دهیم.

برای شروع یادگیری بیوانفورماتیک، یک برنامه آموزشی گام به گام برای شما آماده کرده‌ام:


1. مبانی زیست‌شناسی (پست اول )

2. مبانی علوم کامپیوتر : نصب ؛ متغیرها ؛ عملگرها ؛ ساختارهای کنترلی : شرطی و حلقه ها ( for و while) ؛ سیستم عامل و چند دستور کاربردی در آن ، کاربردهای خط فرمان در بیوانفورماتیک

3. مبانی آمار و احتمالات : آمار و احتمالات در بیوانفورماتیک ، آمار توصیفی ، آشنایی با احتمالات و توزیع‌های آماری : احتمال ، توزیع های آماری

4. آشنایی با بیوانفورماتیک : پایگاه‌های داده‌های زیستی مهم ، BLAST ، کاربردهای بیوانفورماتیک در زمینه‌های مختلف زیستی

این آموزش در سطح مقدماتی است و با کمک نرم افزار پایتون عرضه می شود.

1. مبانی زیست شناسی

بخش اول:

به طور کلی، سلول‌های زیستی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

یوکاریوت‌ها eukaryotes : این سلول‌ها دارای هسته هستند، یک اندامک غشادار که DNA سلول را در خود جای می‌دهد. سلول‌های گیاهان، جانوران، قارچ‌ها و آغازیان از نوع یوکاریوتی هستند. ما قبلاً در مورد اجزای یک سلول یوکاریوتی صحبت کردیم.

پروکاریوت‌ها prokaryote : این سلول‌ها هسته ندارند. ماده ژنتیکی آن‌ها، که معمولاً یک مولکول DNA حلقوی است، در ناحیه‌ای از سیتوپلاسم به نام نوکلئوئید قرار دارد. باکتری‌ها و آرکئ‌ها از نوع پروکاریوتی هستند.

1. مبانی زیست شناسی

بخش دوم:

در قلب زیست‌شناسی مولکولی، سه مولکول کلیدی وجود دارند که زندگی را آنگونه که می‌شناسیم ممکن می‌سازند: DNA، RNA و پروتئین‌ها. تفاوت کلیدی در این مولکول‌ها بین یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها بیشتر در سازماندهی و فرآیندهایی است که روی آن‌ها انجام می‌شود تا در خود ساختار اساسی مولکول‌ها.

1. تصور کنید DNA دفترچه راهنمای یک موجود زنده است. این مولکول حاوی تمام اطلاعات ژنتیکی لازم برای ساخت و عملکرد یک ارگانیسم است در پروکاریوت‌ها DNA معمولاً به صورت یک مولکول حلقوی است و در سیتوپلاسم قرار دارد. پروکاریوت‌ها همچنین ممکن است مولکول‌های DNA کوچک حلقوی دیگری به نام پلاسمید داشته باشند که می‌توانند ژن‌های مفیدی مانند مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها را حمل کنند.برخلاف پروکاریوت‌ها، DNA یوکاریوتی به صورت خطی و بسیار طویل است و به شدت با پروتئین‌هایی به نام هیستون‌ها پیچیده شده و ساختارهایی به نام کروموزوم‌ها را تشکیل می‌دهد. DNA در داخل هسته سلول قرار دارد و از سیتوپلاسم توسط غشای هسته محافظت می‌شود.

2. از RNA برای انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به ریبوزوم‌ها (برای ساخت پروتئین) استفاده می‌کنند. انواع مختلفی از RNA در پروکاریوت‌ها و یوکاریوت ها وجود دارد، از جمله mRNA(پیام‌رسان)، tRNA )انتقال‌دهنده) و rRNA (ریبوزومی) . یک تفاوت مهم در یوکاریوت‌ها این است که mRNA قبل از خروج از هسته و ترجمه به پروتئین، تحت فرآیندهای پردازشی پیچیده‌ای مانند پیرایش (splicing) قرار می‌گیرد اما در پروکاریوت‌ها این فرآیندها همزمان در سیتوپلاسم رخ می‌دهند.

3.پروتئین‌ها: پروتئین‌ها نقش‌های بسیار متنوعی ایفا می‌کنند، از کاتالیز واکنش‌های شیمیایی (آنزیم‌ها) گرفته تا ساختاردهی سلول و انتقال مواد. پروتئین‌ها را بر اساس دستورالعمل‌های موجود در mRNA می‌سازند. تفاوت : علاوه بر ابعاد کوچکتر ریبوزوم‌های پروکاریوتی نسبت به ریبوزوم‌های یوکاریوتی, در سلول‌های پروکاریوتی- به دلیل عدم وجود هسته- فرآیند سنتز پروتئین (ترجمه) در سیتوپلاسم انجام می‌شود اما در سلول های یوکاریوتی در سیتوپلاسم و همچنین روی شبکه آندوپلاسمی رخ می دهد.

1. مبانی زیست‌شناسی

بخش سوم:

برخی اندامک های مهم دیگر در سلول های یوکاریوتی عبارتند از :

1. شبکه آندوپلاسمی (endoplasmic reticulum - ER)که یک شبکه گسترده از لوله‌ها و کیسه‌های به هم پیوسته است که در سراسر سیتوپلاسم سلول یوکاریوتی گسترده شده است.

دو نوع اصلی شبکه آندوپلاسمی وجود دارد: شبکه آندوپلاسمی زبر (rough ER) و شبکه آندوپلاسمی صاف (smooth ER).

شبکه آندوپلاسمی زبر به این دلیل زبر به نظر می‌رسد که ریبوزوم‌ها به سطح آن متصل هستند. این ریبوزوم‌ها پروتئین‌هایی را سنتز می‌کنند که قرار است از سلول خارج شوند یا در غشاها قرار بگیرند.

شبکه آندوپلاسمی صاف ریبوزوم ندارد و در سنتز لیپیدها، سم‌زدایی و متابولیسم کربوهیدرات‌ها نقش دارد.

به نظر شما، با توجه به نقشی که قبلاً برای ریبوزوم‌ها گفتیم، کدام نوع شبکه آندوپلاسمی در ساخت پروتئین‌های صادراتی نقش دارد؟

شبکه آندوپلاسمی زبر به دلیل داشتن ریبوزوم‌ها نقش کلیدی در ساخت پروتئین‌هایی دارد که قرار است از سلول خارج شوند یا در غشاها قرار بگیرند.

2. میتوکندری‌ها اندامک‌های بسیار مهمی در سلول هستند که وظیفه اصلی آن‌ها تولید انرژی است. آن‌ها اغلب به عنوان "نیروگاه سلول" شناخته می‌شوند، زیرا فرآیندی به نام تنفس سلولی را انجام می‌دهند که در آن گلوکز (قند) و اکسیژن برای تولید ATP (آدنوزین تری‌فسفات)، که منبع اصلی انرژی سلول است، استفاده می‌شوند.

میتوکندری‌ها ساختار جالبی دارند؛ آن‌ها دو غشا دارند، یک غشای بیرونی صاف و یک غشای داخلی که چین‌خورده است و کریستا (cristae) نامیده می‌شود. این چین‌خوردگی سطح بیشتری را برای انجام واکنش‌های تنفس سلولی فراهم می‌کند.
همچنین دارای ماده ژنتیکی مخصوص خود نیز هستند.

پست ذخیره

2. مبانی علوم کامپیوتر:

بخش اول :

حالا می‌رسیم به مبانی علوم کامپیوتر که ابزارهای قدرتمندی را برای تحلیل داده‌های زیستی در اختیار ما قرار می‌دهند. اولین قدم در این بخش، آشنایی با مفاهیم اولیه برنامه‌نویسی است و ما با زبان پایتون شروع خواهیم کرد.

پایتون یک زبان برنامه‌نویسی بسیار محبوب و قدرتمند است که به دلیل سادگی و خوانایی‌اش برای مبتدیان بسیار مناسب است و در عین حال در زمینه‌های پیشرفته‌ای مانند علم داده و بیوانفورماتیک کاربردهای فراوانی دارد.

تصور کنید برنامه‌نویسی مثل این است که به کامپیوتر دستور بدهید تا کارهای خاصی را برای شما انجام دهد. زبان‌های برنامه‌نویسی مثل پایتون، روشی برای برقراری ارتباط با کامپیوتر و دادن این دستورات هستند.

برای اینکه بتوانید با پایتون برنامه‌نویسی کنید، باید آن را روی کامپیوتر خود نصب داشته باشید.

مراحل نصب پایتون:

1. به وب‌سایت رسمی پایتون بروید

2. آخرین نسخه پایتون برای ویندوز را دانلود کنید (معمولاً با دکمه زرد رنگ "Download Python X.Y.Z" مشخص شده است).

3. فایل دانلودی را اجرا کنید.

4. در پنجره نصب، حتماً تیک گزینه "Add Python X.Y to PATH" را بزنید. این کار باعث می‌شود که بتوانید پایتون را از هر جایی در خط فرمان ویندوز اجرا کنید.

5. روی "Install Now" کلیک کنید تا نصب آغاز شود.

پس از اتمام نصب، ممکن است پیامی مبنی بر موفقیت‌آمیز بودن نصب ببینید. می‌توانید پنجره را ببندید.

همچنین، جهت سهولت استفاده از پایتون بهتر است از محیط‌های توسعه یکپارچه (IDE) که برخی رایگان هستند استفاده کنید.

محیط‌های توسعه یکپارچه (Integrated Development Environments) یا به اختصار IDE، نرم‌افزارهای کاربردی هستند که ابزارها و امکانات مورد نیاز برنامه‌نویسان را برای توسعه نرم‌افزار در یک مکان واحد گردآوری می‌کنند. هدف اصلی یک IDE افزایش بهره‌وری برنامه‌نویسان با ارائه یک رابط کاربری منسجم و دسترسی آسان به ابزارهای ضروری است.

به عبارت ساده‌تر، IDE مانند یک جعبه ابزار پیشرفته برای برنامه‌نویسان است که تمام وسایل مورد نیاز برای ساخت، تست و اشکال‌زدایی نرم‌افزار را در خود جای داده است.

یکی از محبوب‌ترین و کاربرپسندترین این ها VS Code (Visual Studio Code) است. VS Code یک ویرایشگر کد رایگان است که امکانات بسیار زیادی مانند برجسته‌سازی syntax، اشکال‌زدایی (debugging) و پشتیبانی از افزونه‌های مختلف را دارد که می‌توانید برای پایتون نصب کنید.

مراحل نصب VS Code:

1. به وب‌سایت رسمی VS Code بروید

2.نسخه مناسب با سیستم عامل خود (احتمالاً ویندوز) را دانلود کنید.

3. فایل دانلودی را اجرا کنید و مراحل نصب را بپذیرید. معمولاً با چند بار زدن "Next" و در نهایت "Install" نصب به پایان می‌رسد.

4. بعد از اینکه VS Code نصب شد، برای اینکه بتوانید به راحتی کد پایتون را در آن اجرا کنید، بهتر است افزونه پایتون را هم نصب کنید:

4.1. VS Code را باز کنید.

4.2. در نوار سمت چپ، روی آیکون Extensions (شبیه چهار مربع کوچک) کلیک کنید.

4.3. در نوار جستجو، عبارت "Python" را تایپ کنید.

4.4 اولین نتیجه‌ای که معمولاً توسط Microsoft ارائه شده است را پیدا کنید و روی دکمه "Install" در کنار آن کلیک کنید.
4.5 پس از نصب این افزونه، VS Code برای توسعه پایتون آماده خواهد بود.