Калькулятор биоинформатики
GC-состав и молекулярная масса, Tm праймеров, трансляция ДНК→белок во всех 6 рамках, обратный комплемент, рестриктазы, BLAST E-value, выравнивание и кодоновое смещение — всё онлайн.
Основы биоинформатики и анализа последовательностей
Биоинформатика — мультидисциплинарная область науки, объединяющая молекулярную биологию, биохимию, математику и информатику для анализа биологических данных. Ключевым объектом исследования являются последовательности нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и белков. Расчёт молекулярных параметров биомолекул доступен в калькуляторе биохимии.
Современная биоинформатика сформировалась в 1960–70-е годы с появлением первых баз данных последовательностей и алгоритмов выравнивания. Алгоритм Нидлмана-Вунша (1970) для глобального выравнивания и алгоритм Смита-Уотермана (1981) для локального выравнивания стали фундаментальными инструментами сравнительной геномики. В России биоинформатика развивается в таких центрах, как ИППИ РАН, Институт биоинформатики, МФТИ и Сколтех.
📊GC-состав и Tm
GC-пара образует три водородные связи против двух у AT-пары. Это определяет термостабильность: чем выше GC%, тем выше Tm. Метод ближайших соседей (nearest-neighbor) даёт точность ±2–4°C для олигонуклеотидов и учитывает стэкинг-взаимодействия соседних пар.
Tm = 64.9 + 41·(GC − 16.4) / n🔄Обратный комплемент
ДНК — антипараллельная молекула: цепи идут в противоположных направлениях (5'→3' и 3'→5'). Правило комплементарности Чаргаффа: A парует с T, G парует с C. Обратный комплемент необходим для дизайна обратных праймеров ПЦР и анализа антисмысловых транскриптов.
5' ATGCATGC 3'3' TACGTACG 5' → RC: 5' GCATGCAT 3'🧬Трансляция (все 6 рамок)
Генетический код: 64 кодона кодируют 20 аминокислот + 3 стоп-кодона. Код вырожден: большинство аминокислот кодируются 2–6 синонимичными кодонами. Анализ 6 рамок используется при аннотации геномов для предсказания открытых рамок считывания (ORF).
AUG → Мет (старт)UAA, UAG, UGA → СТОП✂️Рестриктазы
Рестрикционные эндонуклеазы II типа разрезают ДНК в специфических палиндромных последовательностях. EcoRI (GAATTC, 6-крат.) и BamHI (GGATCC, 6-крат.) — наиболее применяемые инструменты молекулярного клонирования. Рестрикционное картирование использовалось до секвенирования нового поколения (NGS).
EcoRI: 5'...G↓AATTC...3'BamHI: 5'...G↓GATCC...3'8 инструментов биоинформатики
Охватывают базовые задачи молекулярной биологии, генетики и геномики
Статистика последовательности
GC%, длина, состав нуклеотидов, молекулярная масса, температура плавления Tm по формулам Уоллеса и NN.
Обратный комплемент
Комплементарная цепь, обратная цепь и обратный комплемент ДНК с поддержкой копирования в буфер.
Трансляция (6 рамок)
Перевод ДНК или РНК в аминокислотную последовательность во всех 6 рамках считывания. Выделение стоп-кодонов и старта.
Tm праймера
Tm по правилу Уоллеса, методу ближайших соседей и с поправкой на концентрацию NaCl. Анализ качества праймера.
BLAST E-value
Расчёт ожидаемого числа случайных совпадений E = K·m·n·e^(−λS) с интерпретацией статистической значимости.
Выравнивание (Нидлман-Вунш)
Глобальное попарное выравнивание с настраиваемыми штрафами. Показывает оценку, идентичность и гэпы.
Кодоновое смещение (RSCU)
Относительное использование синонимичных кодонов. Выявление предпочтительных и редких кодонов для оптимизации экспрессии.
Сайты рестрикции
18 рестриктаз: EcoRI, BamHI, HindIII, NotI, PacI и другие. Поиск позиций разрезания в произвольной ДНК-последовательности.
Биоинформатика в России: от секвенирования к диагностике
Применение в молекулярной диагностике
В России ПЦР-диагностика получила широкое распространение с 1990-х годов. Сегодня ПЦР-тест применяется для диагностики COVID-19, туберкулёза, ВИЧ, гепатитов, ИППП и генетических заболеваний. Точный дизайн праймеров — ключевой этап разработки диагностических тест-систем.
- • Более 3 000 ПЦР-лабораторий в России (по данным Роспотребнадзора)
- • НГС-секвенирование в онкологии — таргетные панели генов
- • Неонатальный скрининг — анализ мутаций методом ПЦР-ПДРФ
Геномика и клонирование генов
Рестриктазы и лигазы — основные инструменты рекомбинантной ДНК-технологии. В России разработка рекомбинантных белков (инсулин, интерфероны, вакцины) ведётся в НИЦ эпидемиологии и микробиологии Гамалеи, ФГБУ «Государственный НЦ вирусологии и биотехнологии «Вектор» и многих других учреждениях. Для анализа наследственности и генотипов используйте калькулятор генетики.
- • «Спутник V» — рекомбинантный аденовирусный вектор с геном S-белка
- • Центр «Вектор» — разработка рекомбинантных вакцин против оспы
- • ИППИ РАН — алгоритмы сборки геномов и поиска ORF
Советы по работе с калькулятором
Корректный ввод последовательности
Вводите последовательность заглавными или строчными буквами — калькулятор автоматически приводит к верхнему регистру. Допустимые символы: A, T, G, C для ДНК; A, U, G, C для РНК. Пробелы, цифры и другие символы удаляются автоматически. Можно вставлять последовательности из GenBank.
Выбор формулы Tm
Правило Уоллеса (2(A+T)+4(G+C)) точно для коротких олигомеров (≤14 нт). Для праймеров длиной 15–35 нт используйте метод ближайших соседей. При стандартных условиях ПЦР (50 мМ KCl, 1.5 мМ MgCl₂) формула NN даёт погрешность ±2–4°C. Экспериментальная Tm может отличаться в зависимости от буфера.
Поиск сайтов рестрикции
Для клонирования убедитесь, что в вашем гене отсутствуют сайты выбранных рестриктаз. Снимите галочки с рестриктаз, которые отрежут ваш ген. Для добавления линкеров вставьте дополнительные нуклеотиды на 5'-конец праймера с нужным сайтом рестрикции + 4–6 случайных нт для эффективного разрезания.
Как использовать калькулятор биоинформатики
Выберите нужный инструмент
Перейдите на соответствующую вкладку: "Статистика" для GC% и молекулярной массы, "Tm праймера" для расчёта температуры плавления, "Рестриктазы" для поиска сайтов рестрикции, "Трансляция" для перевода ДНК в аминокислоты.
Введите последовательность
Вставьте последовательность ДНК или РНК в текстовое поле. Поддерживается стандартный IUPAC-формат (A, T/U, G, C). Длина последовательности не ограничена, однако для выравнивания максимум 30 символов.
Нажмите "Рассчитать"
Результаты появятся мгновенно под формой. Инструмент рестриктаз покажет все найденные сайты с точными позициями. Трансляция отобразит все 6 рамок считывания с цветовым выделением стартовых и стоп-кодонов.
Интерпретируйте и используйте
Результаты снабжены подписями и цветовым кодированием. Для обратного комплемента доступна кнопка "копировать" в буфер обмена. Данные RSCU отображены с цветовой шкалой: зелёный — предпочтительный кодон, красный — редкий.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор комплаенс (ROI соответствия)
ROI программы соответствия, ожидаемые потери от нарушений ФЗ-273, 115-ФЗ, 152-ФЗ. Для России.
Калькулятор риска портфеля (Sharpe, VaR, Beta)
Рассчитайте риск инвестиционного портфеля: коэффициент Шарпа, VaR, бета, стандартное отклонение. Оценка диверсификации.
Калькулятор почвоведения
Текстурный треугольник, плотность и пористость почвы, ЕКО, органическое вещество, нормы удобрений NPK, гидропроводность.
Калькулятор времени отдыха между подходами
Оптимальное время отдыха между подходами для силы, гипертрофии и выносливости. Таймер с обратным отсчётом.
Калькулятор аналоговых схем
Расчет коэффициента усиления (Av, Ai, Ap, дБ) и схем смещения биполярных транзисторов (Fixed, Emitter, Divider Bias).
Калькулятор CURB-65 (пневмония)
Оценка тяжести внебольничной пневмонии по шкале CURB-65. Определение тактики: амбулаторно, госпитализация или ОРИТ.
Калькулятор периода полураспада кофеина
Рассчитайте, сколько кофеина осталось в организме и когда можно спать. Учет метаболизма.
Калькулятор площади и объёма фигур
Расчет площади, периметра, объёма и поверхности для 2D и 3D фигур. Формулы Герона, эллипсы, торы, инженерные задачи.
Калькулятор газовых законов
Расчёт параметров газа по уравнению идеального газа PV=nRT, законам Бойля-Мариотта, Шарля, Гей-Люссака. Конвертация единиц давления и объёма.
Калькулятор темпа бега и сплитов
Рассчитайте pace (мин/км), скорость (км/ч), время финиша и сплиты по километрам. Для любых дистанций от 1 км до марафона.
Калькулятор биотехнологии: ПЦР, ферментация и генная инженерия
Биотехнологические расчёты онлайн: концентрация ДНК/РНК (OD260), температура отжига праймеров, кинетика Михаэлиса-Ментен, масштабирование биореактора.
Калькулятор читабельности текста: Flesch-Kincaid, Gunning Fog
Проверьте читаемость текста. Рассчитайте индексы Flesch-Kincaid, Gunning Fog и SMOG. Оцените сложность восприятия для аудитории.
Калькулятор животноводства
Рассчитайте кормовую базу, продуктивность и экономику животноводческого хозяйства. КРС, свиньи, овцы. По нормам ВНИИ животноводства и Минсельхоза РФ.
Калькулятор соотношения сторон (Aspect Ratio)
Калькулятор пропорций (16:9, 4:3), ресайз изображений и расчет битрейта видео. Удобный инструмент для дизайнеров.
Калькулятор литейного производства
Расчёты литья: шихта, литниковая система, усадка, охлаждение, дефекты, стоимость