ESTUDIO SOBRE LA APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE SOFTWARE BIOINFORMATICOS EN EL ALINEAMIENTO DE SECUENCIAS GENETICAS

INDICE

Introducción……………………………………………………………………………………………………………………...4

Planteamiento del Problema……………………………………………………………………………………………..5

Objetivos……………………………………………………………………………………………………………………........7

Justificación……………………………………………………………………………………………………………………...7

Marco Teórico. …………………………………………………………………………………………………………………8

Marco Conceptual……………………………………………………………………………………………………………22

Análisis y Discusión de Resultados…………………………………………………………………………………..24

Fuentes de Información…………………………………………………………………………………………………..24

Cronograma de Actividades…………………………………………………………………………………………….25

Presupuesto de la Investigación………………………………………………………………………………………26

INTRODUCCIÓN

Como sabemos las aplicaciones del software cubren casi cualquier área de trabajo, estudio o investigación tanto científica como tecnológica, no siendo la excepción cuando hablamos de las áreas biológicas tales como la secuenciación y alineamiento de genes.

Se han desarrollado métodos para purificar el ADN de los organismos. La biología moderna y bioquímica hacen un uso intensivo de estas técnicas en la tecnología del ADN recombinante. ADN recombinante es una secuencia de ADN artificial que ha sido montada a partir de secuencias de ADN de otros. Los organismos modificados genéticamente pueden ser utilizados para elaborar productos tales como proteínas recombinantes, que se utiliza en la investigación médica, o de ser cultivadas en la agricultura.

Se debe distinguir entre tres acepciones en las que se unen la biología y la informática, pero con objetivos y metodologías bien diferenciadas:

Bioinformática o Biología Molecular Computacional: investigación y desarrollo de la infraestructura y sistemas de información y comunicaciones que requiere la biología molecular y la genética (Redes y bases de datos para el genoma, microarrays,...). (Informática aplicada a la biología molecular y la genética).

Biología Computacional: computación que se aplica al entendimiento de cuestiones biológicas básicas, no necesariamente en el nivel molecular, mediante la modelización y simulación. (Ecosistemas, modelos fisiológicos). (Informática y matemáticas aplicadas a la biología).

Biocomputación: desarrollo y utilización de sistemas computacionales basados en modelos y materiales biológicos. (Biochips, biosensores, computación basada en ADN, redes de neuronas, algoritmos genéticos). (Biología aplicada a la computación).

La bioinformática es el campo de la ciencia en donde la biología, las ciencias de la computación y las tecnologías de la información (TI) se unen para formar una sola disciplina. Este campo interdisciplinario comprende la investigación y desarrollo de herramientas útiles para llegar a entender el flujo de información desde los genes a las estructuras moleculares, a su función bioquímica, a su conducta biológica y, finalmente, a su influencia en las enfermedades y características agronómicas.

Esta área de la ciencia por si sola cubre grandes aspectos, desde la prevención de enfermedades, estimación de defectos genéticos en ciertas personas predispuestas, hasta la alimentación y la protección ambiental. Es ahí donde se combinan las ciencias biológicas con las ciencias computacionales para formar una “nueva” disciplina en la cual se aplican técnicas de ambas ramas, incluyendo las áreas del software como mecanismo algorítmico para facilitar el trabajo que de otra forma seria casi imposible de realizar.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Los avances de la Bioinformática han sido mayores a medida que se han ido acumulando grandes volúmenes de información obtenidos por nuevas tecnologías, pero, paralelamente, también ha crecido en complejidad la tarea de procesar, analizar y almacenar toda esta información, lo cual supone un cuello de botella en las tareas de investigación, ya que el ritmo de producción de datos es mucho mayor que la funcionalidad de las técnicas de análisis existentes. Esto ha creado la necesidad inmediata de desarrollos en campos de tecnología de la información orientados a la creación de herramientas eficientes especializadas para el análisis y comprensión de datos biológicos.

Cada vez se secuencia más rápido y mayor cantidad de especies e individuos.

Hay muchas bases de datos diferentes con un crecimiento exponencial:

●De secuencias (ADN, ARN, Aminoácidos)

●Grafos (Redes de interacción, árboles filogenéticos,...)

●Patrones y Modelos matemáticos.

●Texto Libre

Básicamente, los sistemas informáticos que se emplean en este campo son:

• Bases de datos

• Software para visualización

• Programas para control de reactivos, geles y otros materiales

• Generación y ensamblaje de secuencias

• Programas para análisis de secuencias

• Programas para predicción de estructura de proteínas

• Paquetes de integración y ensamblaje de mapas genéticos

• Software para clasificación y comparación

• Técnicas de Inteligencia Artificial

• Gestión de datos

• Bases de datos locales o accesibles mediante redes de comunicaciones.

• Literatura médica y científica unida a las secuencias.

• Distribución de datos

• Redes de comunicaciones

• Aplicaciones

• Gestión de datos en el laboratorio

• Automatización de experimentos

• Ensamblaje de secuencias contiguas

• Predicción de dominios funcionales en secuencias génicas

• Alineación de secuencias

• Búsquedas en las bases de datos de estructuras

• Predicción de genes

• Predicción de la estructura de proteínas

• Evolución molecular. Árboles filogenéticos

• Información Científica

• Documentos de difusión y apoyo a la Bioinformática

Secuencias muy cortas o muy similares pueden alinearse manualmente. Aun así, los problemas más interesantes necesitan alinear secuencias largas, muy variables y extremadamente numerosas que no pueden ser alineadas por humanos. El conocimiento humano se aplica principalmente en la construcción de algoritmos que produzcan alineamientos de alta calidad, y ocasionalmente ajustando el resultado final para representar patrones que son difíciles de introducir en algoritmos (especialmente en el caso de secuencias de nucleótidos).

Es por eso que al analizar detalladamente el tema es imposible no preguntarse lo siguiente:

• ¿Qué importancia tiene comparar secuencias?

• ¿Qué aspectos comprende el comparar secuencias?

• ¿Qué dificultades existen al comparar secuencias?

• ¿Cómo comparar secuencias?

• ¿Qué utilidad pueden tener los sistemas informáticos al alinear secuencias?

OBJETIVOS

La presente investigación tiene como objetivo general adquirir conocimiento sobre la aplicación e importancia del uso de los recursos informáticos como el desarrollo de software especializado en áreas menos comunes como la bioinformática y el alineamiento de secuencias genéticas con la esperanza futura de continuar con el estudio y especialización en este campo y quizá de participar en algún proyecto de investigación en la cual se requiera la asistencia como programador e ingeniero en sistemas computacionales, así como informar y motivar a los estudiantes y profesionistas de esta área sobre posibles enfoques alternos en los cuales realizarse.

Como objetivos específicos se tienen:

1. Recabar información necesaria para comprender el tema.

2. Revisar los aspectos generales del método.

3. Investigar los fundamentos biológicos la materia.

4. Estudiar la utilidad y aplicaciones que ofrece el alineamiento de secuencias genéticas.

5. Determinar en qué etapas del proceso de alineamiento resultan aplicables los conocimientos de ingeniería en sistemas computacionales.

6. Investigar qué tipos de problemas pueden presentarse.

7. Determinar los algoritmos útiles para la solución de problemas.

8. Investigar el tipo de software utilizado.

JUSTIFICACIÓN

Conscientes

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