bioinformatica

Disciplina che affronta problemi della biologia con metodologie e strumenti propri delle scienze dell’informazione e computazionali. Riguarda innanzitutto lo studio delle applicazioni degli elaboratori nei sistemi misti, formati cioè da un componente vivente e da uno artificiale (in generale uomo-macchina e, più in particolare, pilota-aereo, malato-apparato di terapia ecc.) che possono richiedere, per la loro complessità, l’utilizzazione di un elaboratore digitale. Questo può svolgere compiti diversi a seconda che l’uomo costituisca il processo da controllare (sistema malato-apparato di terapia) oppure il controllore del processo (sistema pilota-aereo).

Ulteriore impiego della b. sono l’analisi e l’archiviazione della enorme quantità di informazioni sulla costituzione genetica e sulle caratteristiche biochimiche degli organismi diventata disponibile mediante l’uso delle biotecnologie genetiche e l’analisi delle sequenze del DNA. I dati possono essere analizzati per categorie al fine di formulare leggi e principi e per costruire modelli e teorie scientifiche. La b. fornisce modelli concettuali mediante i quali analizzare i vari livelli di interazione fra la struttura genetica di un organismo e la sua fisiologia e assume come paradigma che le funzioni fisiologiche delle cellule e degli organismi possono essere considerate funzioni coordinate di circuiti genetici multipli. Il metabolismo cellulare, il flusso dell’informazione genetica (trascrizione, traduzione, modificazioni post-traduzionali), il destino della cellula (proliferazione, differenziamento ecc.) sono i più importanti circuiti genetici le cui caratteristiche possono essere analizzate mediante modelli informatici. Strettamente collegate ai circuiti genetici sono anche le capacità di effettuare scelte diverse, che portano a conseguenze non facilmente prevedibili a priori e che possono essere formalizzate mediante tecniche utilizzate nella teoria delle catastrofi (➔ catastrofe) o nei modelli di intelligenza artificiale. I circuiti genetici compiono inoltre processi fisico-chimici; per es., le comunicazioni fra le cellule coinvolgono eventi extracellulari (diffusione di molecole segnale) e successivi eventi intracellulari (cascata di segnali da una molecola all’altra all’interno della cellula). La teoria cinetica e il concetto di trasferimento del segnale vengono usati per descrivere queste caratteristiche.