O‘ZBEKISTON RESPUBLIKАSI
RAQAMLI TEXNOLOGIYALАR VАZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
SAMARQAND FILIALI
“KOMPYUTER INJINIRINGI”
FAKULTETI
“KOMPYUTER TIZIMLARI”
KAFEDRASI
“BIOINFORMATIKA”
FANIDAN
Mavzu: Potensiallarni yozish va qayd etish usullari
Bajardi: KIS21-06 guruh
(2-OTM) talabasi Amatov O. Z.
Qabul qildi: Kurbanov A. R.
SAMARQAND–2025
Mavzu: Potensiallarni yozish va qayd etish usullari
Reja:
1. Bioinformatikada potensial tushunchasi
2. Potensiallarni qayd etish usullari
3. Hisoblash va modellashtirishdagi amaliy qo‘llanish
Bioinformatika – biologik ma’lumotlarni matematik, statistik va kompyuter modellar
yordamida tahlil qiluvchi fan. Unda potensial tushunchasi asosan molekulalararo o‘zaro
ta’sir energiyasini yoki biologik tizimlarning fizik-matematik modelini ifodalashda
qo‘llaniladi.
Biosignallar - bu tirik mavjudotlar organlari (yurak, teri, muskul, qon, va boshqalar)
tomonidan yozib olish mumkin bo'lgan barcha signallarni o’z ichiga oladi. Ular kelib
chiqadigan fiziologik hodisalarga oid ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Ushbu ma'lumot
signallarni qayta ishlash metodlari bilan olinishi mumkin va keyinchalik klinik tadqiqotlar
yoki tibbiy diagnostika uchun muhim ahamiyat kasb etadi.
Potensial – bu fizik kattalik bo‘lib, tizimning energetik holatini ifodalaydi. Masalan:
Atomlararo masofa ortgan sari potensial energiya o‘zgaradi.
Oqsilning qatlanish (folding) jarayoni potensial energiya minimumiga intiladi.
DNK, RNK va oqsillarning tuzilishini tahlil qilishda potensial funksiyalar qo‘llaniladi.
Potensiallarni yozishning asosiy maqsadi — molekulyar tizimning energiya modelini
matematik formula shaklida ifodalash.
Eng ko‘p uchraydigan potensial turlari:
1) Lennard-Jones potensiali – atomlararo o‘zaro ta’sirni ifodalaydi:
Bu yerda:
ε – chuqurlik (energiyaning minimal qiymati)
σ – zarralararo minimal masofa
r – zarralar orasidagi masofa
2) Kulon potensiali (Coulomb potential):
Bu formulada ionlar yoki zaryadlangan atomlar orasidagi elektrostatik ta’sir tasvirlanadi.
3) Garmonik potensial – bog‘larning cho‘zilishi yoki burchaklarning egilishi uchun:
Bioinformatik modellar va hisoblash dasturlarida potensiallar raqamli qiymatlar
shaklida fayl tizimiga yoki ma’lumotlar bazasiga yozib boriladi.
Qayd etishning asosiy usullari:
1. Ma’lumotlar fayllari orqali (text, XML, PDB, GRO formatlar):
Har bir atomning koordinatasi, zaryadi, energiyasi va potensiali raqamli ko‘rinishda
saqlanadi.
Masalan (PDB faylida):
ATOM
1234 CA ALA A
12.998 1.00 0.00
34
23.412
14.501
POTENTIAL = -0.318
2. Grafik
interfeyslar
yordamida
(molekulyar
vizualizatorlar):
PyMOL, VMD, Chimera kabi dasturlar orqali potensial sirtlar (potential surfaces)
vizual ko‘rinishda qayd etiladi.
3. Matematik
dasturlarda
avtomatik
yozish:
MATLAB, Python (BioPython, MDAnalysis), yoki R dasturlari orqali potensiallar
hisoblanadi va natija faylga yoziladi.
Hisoblash va modellashtirishdagi amaliy qo‘llanish
Bioinformatikada potensiallarni yozish va qayd etish:
Oqsil strukturasi modellashtirishda (Protein Folding)
Ligand-reseptor bog‘lanishlarini aniqlashda (Docking)
DNK va RNK strukturalarining barqarorligini tahlil qilishda
Dori vositalarini loyihalashda (Drug Design)
Energetik minimumlarni topishda (Energy Minimization) ishlatiladi.
Misol:
Python’da Lennard-Jones potensialini hisoblash:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
def LJ_potential(r, epsilon=1, sigma=1):
return 4 * epsilon * ((sigma / r)**12 - (sigma / r)**6)
r = np.linspace(0.8, 3, 200)
V = LJ_potential(r)
plt.plot(r, V)
plt.title("Lennard-Jones Potensiali")
plt.xlabel("Masofa (r)")
plt.ylabel("Potensial energiya (V)")
plt.grid(True)
plt.show()
Natijada potensial energiya grafigi hosil bo‘ladi, u molekulalararo ta’sirni ko‘rsatadi.
Potensiallarni yozish va qayd etish bioinformatikaning asosiy jarayonlaridan biri
bo‘lib, biologik molekulalarning energetik va strukturaviy holatini tahlil qilish imkonini
beradi. To‘g‘ri qayd etilgan potensial ma’lumotlar keyinchalik oqsil tuzilmasini, dori
ta’sirini yoki DNK barqarorligini aniqlashda muhim ahamiyat kasb etadi.
Foydalanilgan adabiyotlar
1. Baxromov A. va boshqalar. Bioinformatika asoslari. – Toshkent, 2022.
2. Lodish H., Molecular Cell Biology, W.H. Freeman, 2021.
3. Leach A.R. Molecular Modelling: Principles and Applications. Pearson, 2019.
4. GROMACS User Manual, 2024.
5. www.rcsb.org – Protein Data Bank
6. www.mdtutorials.com – Molekulyar dinamika qo‘llanmalari
0