Pari_A
کاربر اخراجی
- عضویت
- 2017/02/27
- ارسالی ها
- 2,766
- امتیاز واکنش
- 14,439
- امتیاز
- 746
شمای کلی یک شبکهٔ زیستی
شبکهٔ زیستی (شبکهٔ بیولوژیکی) به هر شبکهای گفته میشود که برای سیستمهای زیستی مورد استفاده قرار میگیرد. یک شبکه به سیستمی گفته میشود که شامل زیربخشهایی باشد که به یکدیگر در غالب یک کل، پیوند داشته باشند، مانند گونههای مختلف که در شبکهٔ غذایی کل با یکدیگر در ارتباطند. شبکههای زیستی نمایش ریاضیای برای ارتباطات موجود در مطالعات محیط زیستی، تکاملی و مطالعات فیزیولوژیکی همانند شبکههای عصبی را ارائه میدهند.[۱] تحلیل و کار روی شبکههای زیستی با توجه به بیماریهای انسان، منجر به ایجاد حوزهٔ شبکهٔ دارویی شدهاست.[۲]
مطالعهٔ شبکههای زیستی، درک مدل آنها، تحلیل و تجسم آنها در علم امروز نقش بسیار مهمی دارد. درک این شبکهها برای دید زیستی بهتر از دادههای پیچیده و بسیار زیادی که در حال تولید شدن هستند بسیار ضروری است. تجسم و تصور شبکه از روشهای بنیادینی است که به فهم شبکههای زیستی برای آشکار کردن ویژگیهای مهم فرایندهای زیرلایهٔ بیوشیمیایی کمک میکند.
تعداد بسیاری از شبکههای زیستی مهم مربوط به مولکولهایی مانند DNA, RNA، پروتئینها و ترکیبات مورد نیاز برای سوختوساز سلول و فعل و انفعالات بین آنها میباشد. شبکهٔ تنظیم ژنها و هدایت سیگنالها به ما میگوید هر ژن چگونه و بر اثر چه عواملی فعال یا سرکوب میشود و بوسیلهٔ آن میفهمیم کدام پروتئینها در چه زمان مشخصی در سلول تولید میشوند. این تنظیمات توسط پروتئینهای تنظیمی یا سیگنالهای خارجی صورت میگیرد.
شبکههای ریستی بسیاری وجود دارد که در ادامه بیشتر توضیح داده شدهاست. نهایتاً تمام شبکههای مذکور شامل هدایت سیگنالها، تنظیم ژنها، تعاملات پروتئین با پروتئین و شبکهٔ سوخت و ساز با یکدیگر مرتبط اند و یک شبکهٔ بزرگتر و پیچیده از تعاملات را برای بقا و ادامهٔ حیات سلول تشکیل میدهند.
شبکهٔ زیستی و بیوانفورماتیک
شبکههای زیستی پیچیده میتوانند به عنوان شبکههای محاسبهپذیر ارائه و تحلیل شوند. برای مثال، اکوسیستم به عنوان شبکهای از گونههای مختلف میتواند در نظر گرفته شود، همچنین پروتئینها به عنوان شبکهای از آمینواسیدهامیباشند. چنانچه پروتئینها را به ذرات کوچکتر بشکنیم، خود آمینواسیدها شبکهای از اتمهای به هم پیوند داده شده مانند کربن، نیتروژن و اکسیژن هستند. گرهها و لبههامولفههای پایهای یک شبکه را تشکیل میدهند. گرهها همان واحدهای تشکیلدهندهٔ شبکه هستند در حالی که لبهها ارتباطات بین این واحدها را مشخص میکنند. گرهها میتوانند گسترهٔ وسیعی از واحدهای زیستی را شامل شوند، از جملهٔ آنها میتوان به انواع ارگانیسم یا یک عصب در مغز اشاره کرد. دو ویژگی مهم شبکه، درجه ومیانی مرکزی میباشد. درجه (میزان ارتباط، مفهومی متفاوت از کاربردش در نظریهٔ گراف) به تعداد لبههایی گفته میشود که به یک گره متصل هستند. در حالی که میانی مرکزی مشخص میکند که یک گره به چه اندازه در مرکز میباشد. گرههای با میانی مرکزی بالاتر، به عنوان پلهایی بین بخشهای مختلف شبکه در نظر گرفته میشوند (برای دسترسی به بعضی از گرهها باید از این گرههای با میانی مرکزی بالاتر عبور کرد). در شبکههای اجتماعی، گرههای با درجه و مرکزی میانی بالاتر در ساختار و ترکیب کلی شبکه نقش مهمی ایفا میکنند.
تمرکز در حوزهٔ بیوانفورماتیک به طور فزایندهای از ژنها، پروتئینها و الگوریتمهای جستجو به سمت شبکههای با ابعاد بزرگ که با پسوند -ome (-وم) مشخص میشوند، مانند بایوم، ژنوم و پروتئوم تغییر پیدا کردهاست. این مطالعات تئوری نشان دادهاست که شبکههای زیستی ویژگیهای مشترک بسیاری با شبکههای دیگر از جملهاینترنت و شبکههای اجتماعی دارند که از جملهٔ این ویژگیها میتوان به توپولوژی شبکه اشاره کرد.[۳]
اوایل سال ۱۹۸۰ میلادی، محققان با دید جدیدی به DNA یا ژنوم نگاه کردند و آنها را به عنوان مخزنهای پویایی از سیستم زبانی با حالتهای محدود قابل محاسبه، که باماشین حالات متناهی نمایش میدهند، دیدند. مطالعات سیستمهای پیچیده در سالهای اخیر، یک سری اشتراکات دور از دسترس در سازماندهی اطلاعات در مسائل زیستی،علوم کامپیوتر و فیزیک مانند چگالش بوز-انیشتین (حالت خاصی از ماده) پیشنهاد دادهاند