MyUNI'ye hoş geldin!

String İşlemleri ve DNA Dizileriyle Çalışma

Python, metin verilerini saklamak ve işlemek için "string" adı verilen bir veri tipini kullanır. Bu, özellikle DNA gibi biyolojik dizilerle çalışırken çok kullanışlıdır. DNA dizileri, genetik bilgiyi taşıyan "A", "T", "G" ve "C" harflerinden oluşur. Bu yazıda, DNA dizileriyle çalışırken Python'da basit string işlemlerinin nasıl yapıldığını ve neden gerekli olduğunu öğrenelim.

DNA Dizileri Nedir ve Neden Önemlidir?

DNA dizileri, canlıların genetik şifresini içerir. Örneğin, bir DNA dizisinde belirli bir alt diziyi aramak, genetik bir özelliği bulmak anlamına gelebilir. Ayrıca DNA'yı ters çevirmek veya hangi harften ne kadar bulunduğunu saymak, biyolojik analizler için sıkça yapılan işlemlerdir.

1. DNA Dizilerinde Alt Diziyi Bulma (Substring Arama)

Bazen bir DNA dizisinin içinde belirli bir harf grubunu (alt dizi) aramak isteyebilirsiniz. Bu işlem, genetik araştırmalarda oldukça yaygındır. Örneğin, bir genetik özelliğin belirteci olan bir DNA alt dizisini bulmak, biyolojik anlamlar çıkarmak için ilk adımdır. Alt dizi aramak, özellikle belirli gen bölgelerini, motifleri veya mutasyonları tanımlamak için kullanılır.

Python'da bu tür işlemler çok basittir. in operatörü veya find() metodu kullanılarak istediğimiz alt diziyi kolayca bulabiliriz. İşte bu yöntemlerin nasıl çalıştığını görelim:

Alt Dizi Arama - in Operatörü ile

in operatörü, bir alt dizinin (substring) daha büyük bir dizide bulunup bulunmadığını kontrol eder. Eğer alt dizi bulunursa, sonuç True döner, aksi halde False döner.

# DNA dizisi örneği
dna = "ATGCGTACGCTA"

# Alt dizi arayalım
alt_dizi = "CGT"

# Alt dizi DNA'da var mı?
print(alt_dizi in dna)  # Çıktı: True (yani bu alt dizi DNA'da var)

Alt Dizinin Pozisyonunu Bulma - find() Metodu ile

find() metodu, bir alt dizinin başladığı ilk pozisyonu döner. Eğer alt dizi bulunamazsa, sonuç -1 olur. Bu yöntem, alt dizinin tam olarak nerede başladığını öğrenmek için kullanışlıdır.

# Alt dizinin başladığı pozisyonu bulalım
pozisyon = dna.find(alt_dizi)
print(pozisyon)  # Çıktı: 3 (alt dizi 3. pozisyondan başlıyor)

Uygulama Örnekleri

  1. Genetik Marker Bulma: Belirli bir genetik marker'ı (örneğin bir hastalıkla ilişkilendirilen bir motif) aramak.
  2. Mutasyon Analizi: DNA'daki belirli bir bölgenin değişip değişmediğini kontrol etmek.
  3. Promoter Bölgeleri: Promoter dizilerinin başlangıç noktalarını belirlemek.

Dikkat Edilmesi Gerekenler

  • Büyük/Küçük Harf Duyarlılığı: DNA dizilerindeki harfler genellikle büyük harflerle yazılır (örneğin, "A", "T", "G", "C"), bu yüzden aradığınız alt dizi de aynı formata uygun olmalıdır.
  • Tekrar Eden Diziler: Eğer bir DNA dizisinde aynı alt dizi birden fazla kez bulunuyorsa, find() metodu yalnızca ilk geçen pozisyonu döner. Tüm pozisyonları bulmak için farklı yöntemler kullanabilirsiniz (örneğin, re modülü ile).
# Tüm pozisyonları bulma örneği
import re

dna = "ATGCGTACGCTA"
alt_dizi = "CGT"

# Tüm eşleşmelerin başlangıç pozisyonlarını bulalım
pozisyonlar = [m.start() for m in re.finditer(alt_dizi, dna)]
print(pozisyonlar)  # Çıktı: [3, 7] (alt dizi 3. ve 7. pozisyonlarda bulunuyor)

2. DNA Dizisini Ters Çevirme

DNA dizilerini ters çevirmek, genetik analizlerde bazen gerekli olur. Örneğin, bir DNA dizisinin tamamlayıcı dizisini bulmak veya dizinin ters yönlü (antisens) yapısını incelemek için bu adımı kullanabiliriz. Ters çevrilmiş DNA dizisi, genetik haritalamada veya biyolojik işlevleri analiz ederken önemli bir role sahip olabilir.

Python'da bir string'i ters çevirmek için dilimleme yöntemi kullanılır: [::-1]. Bu yöntem, diziyi baştan sona tersten okur ve yeni bir string olarak döndürür. Bu işlem oldukça hızlı ve verimlidir.

Nasıl Çalışır?

  • [::-1] dilimleme ifadesinde:
    • İlk iki : tüm string'i seçmek için kullanılır.
    • -1 ise string'i tersten almayı belirtir.

Örnek Kod

Aşağıdaki örnek kodda bir DNA dizisi ters çevrilmiştir:

# Orijinal DNA dizisi
orijinal_dna = "ATGCGTACGCTA"

# Diziyi ters çevirelim
ters_dna = orijinal_dna[::-1]
print(ters_dna)  # Çıktı: "ATCGCATGCGTA"

Bu kod parçasında:

  1. orijinal_dna değişkeni, bir DNA dizisini temsil eder.
  2. [::-1] işlemi, DNA dizisini tersine çevirir.
  3. print() fonksiyonu, ters çevrilmiş diziyi ekrana yazdırır.

Uygulama Alanları

  • Tamamlayıcı Diziler: Bir DNA dizisinin ters ve tamamlayıcı dizisi alınırken önce dizinin ters çevrilmesi gerekir.
  • Genetik Eşleme: Ters yönde okunması gereken diziler üzerinde çalışılır.
  • Dizi Analizi: Bioinformatikte, ters ve tamamlayıcı diziler genetik mutasyonları ve eşlemeleri analiz etmek için kullanılır.
# Ters ve tamamlayıcı DNA dizisi oluşturma
orijinal_dna = "ATGCGTACGCTA"

# Tamamlayıcı baz eşleştirme tablosu
tamamlayici_tablosu = str.maketrans("ATGC", "TACG")

# Ters ve tamamlayıcı diziyi hesaplama
ters_tamamlayici_dna = orijinal_dna[::-1].translate(tamamlayici_tablosu)
print(ters_tamamlayici_dna)  # Çıktı: "TAGCGTACGCAT"

3. DNA Dizisindeki Harflerin Sayısını Bulma

DNA dizilerinde hangi harften ne kadar olduğunu bilmek, genetik analizlerde önemlidir. Örneğin, bir genin ne kadar "A" içerdiğini sayarak, genetik özellikleri analiz edebilirsiniz.

Python'da count() metodu ile bir string'deki belirli bir harfin sayısını kolayca bulabilirsiniz.

# DNA dizisi
dna = "ATGCGTACGCTA"

# Her harfi sayalım
adenin_sayisi = dna.count("A")
timin_sayisi = dna.count("T")
guanin_sayisi = dna.count("G")
sitozin_sayisi = dna.count("C")

print("Adenin (A):", adenin_sayisi)  # Çıktı: 3
print("Timin (T):", timin_sayisi)   # Çıktı: 2
print("Guanin (G):", guanin_sayisi) # Çıktı: 3
print("Sitozin (C):", sitozin_sayisi) # Çıktı: 4

4. İki DNA Dizisini Karşılaştırma

Bazen iki DNA dizisinin aynı olup olmadığını kontrol etmeniz gerekebilir. Örneğin, bir mutasyonu tespit etmek için iki DNA dizisini karşılaştırabilirsiniz.

Python'da == operatörü ile iki string'i kolayca karşılaştırabilirsiniz.

# İki DNA dizisini karşılaştıralım
dna1 = "ATGCGTACGCTA"
dna2 = "ATGCGTACGCTA"
dna3 = "ATGCGTACGCTG"

# Karşılaştırma
print(dna1 == dna2)  # Çıktı: True (diziler aynı)
print(dna1 == dna3)  # Çıktı: False (diziler farklı)

Bu temel string işlemleri, DNA dizileriyle çalışmaya başlamak için yeterlidir. Alt diziyi bulma, ters çevirme, harf sayısını hesaplama ve karşılaştırma gibi işlemler, biyoinformatik analizlerin temel yapı taşlarıdır. Daha karmaşık analizler için, Python'un Biopython gibi kütüphanelerini de keşfedeceğiz.

Temel Veri Tipleri

DNA Dizileri ile Çalışma