Introducción a la Bioinformática

.title[
# Introducción a la Bioinformática
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.institute[
### Licenciatura en Ciencias Genómicas,UNAM
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## 🎯 Objetivo

El participante comprenderá los conceptos fundamentales de conexión a internet, protocolos de comunicación, sistemas operativos y formas de interacción (GUI y CLI), de manera que pueda establecer conexiones remotas a servidores mediante el protocolo SSH y ejecutar sus primeros comandos en un sistema tipo Unix aplicados a la bioinformática.

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##### 🎯 Objetivos específicos de la sección

Al finalizar la sección, el participante será capaz de:

- Identificar los recursos necesarios para conectarse a internet y trabajar con sistemas remotos en bioinformática.

- Distinguir las características y diferencias entre los sistemas operativos y sus formas de interacción (GUI vs CLI).

- Ejecutar comandos básicos en la terminal (pwd, hostname, whoami, tree) para explorar el entorno Unix.

- Aplicar el protocolo SSH para establecer conexiones remotas seguras a un servidor y validar su acceso mediante comandos iniciales.

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# Antes, unos conceptos básicos

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## Recursos que usaremos

- computadora personal
- computadora remota (servidor)
- acceso a internet

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## 🖥️ Cuando conectas tu computadora a internet…

Cada dispositivo que se conecta a internet necesita una “**identidad numérica única**” para poder comunicarse. Esa identidad es la **dirección IP (Internet Protocol)**, algo así como la “dirección postal” de tu computadora en la red.

Dirección IP:   **189.183.114.100**

Consta de cuatro números separados por puntos [ 0 - 255 ].

]

- IP fija vs IP dinámica
  - **Por cable (Ethernet)**: el proveedor de internet te asignq una IP fija (no cambia).
  - **Por Wi-Fi**:  normalmente obtienes una IP dinámica, tu dirección puede cambiar cada vez que te reconectas o reinicias el router.

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## 🌐 Familia de Protocolos de Internet

PROTOCOLO: Es el **conjunto de reglas** que permiten que las computadoras se comuniquen entre sí en internet. Los datos viajan de forma ordenada y confiable entre computadoras.

Se organiza en **capas**, cada una con funciones específicas:

- **Aplicación** → Cómo usamos la red (ej. HTTP, FTP, SSH).
  - **Transporte** → Asegura que los datos lleguen completos (ej. TCP, UDP).
  - **Internet** → Direcciona la información con direcciones IP.
  - **Interfaz de red** → Conecta el hardware (ej. Ethernet, Wi-Fi).

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## 🌐 Protocolo HTTP

**HTTP (Hypertext Transfer Protocol)** es el protocolo que permite la comunicación en la **World Wide Web.**
- Se utiliza para **transferir información** entre usuarios, navegadores y servidores.
- Los datos pueden ser archivos **HTML, XML, imágenes, texto**, etc.

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## 📂 Protocolo FTP

**FTP (File Transfer Protocol)** es un protocolo de red para **transferir archivos** entre computadoras.

Usa la arquitectura **cliente–servidor**:

-   **Cliente** → solicita o envía archivos.
    
-   **Servidor** → guarda los archivos y responde a las peticiones.

.tiny[Source: https://www.cloudcenterandalucia.es/wp-content/uploads/2021/08/CCA_Protocolo-FTP-1.png]

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# Transferencia de Archivos

#### 🔹 Acceso a un servidor de archivos

-   **Navegador (browser)** → permite explorar y descargar archivos desde la URL FTP.
    
-   **Cliente FTP (ej. FileZilla)** → facilita subir y bajar archivos mostrando carpetas locales y remotas.

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## 🔐 Protocolo SSH (Secure Shell)

**SSH** es un protocolo y programa para el **acceso remoto seguro** a servidores.
    
-   Toda la comunicación viaja **cifrada**, protegiendo usuario, contraseña y datos.
    
-   Funciona mediante un **sistema de claves** (pública y privada) para autenticar la conexión.
    
-   👉 Es la forma más usada en bioinformática para trabajar en **servidores Unix/Linux**.

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## 🌐 En resumen: Protocolos de Internet

-   Toda computadora conectada a internet tiene una **dirección IP**.
    
-   Los **protocolos** permiten la comunicación:
    
    -   **HTTP** → acceder a páginas web.
        
    -   **FTP** → transferir archivos.
        
    -   **SSH** → conexión remota segura a servidores.
        
-   Gracias a estos protocolos, podemos **compartir información, trabajar de manera remota y colaborar en bioinformática**.

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## 🧪 Práctica: ver los protocolos en acción

**Objetivo:** reconocer el protocolo en la URL y distinguir dominio vs IP.

1. **HTTPS (web segura)**  
.tiny[
   Abre **https://www.ncbi.nlm.nih.gov/** → observa el **candado** y el esquema **https://**.
]

2. **HTTP → redirección a HTTPS**  
.tiny[
   Cambia a **http://www.ncbi.nlm.nih.gov/** → recarga.   *Qué observar:* suele redirigir a **https**   
]

3. **Índice de archivos (FTP servido por web)**  
.tiny[
   Abre **https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/** → navega un directorio y descarga un archivo pequeño.  
   *Qué observar:* aunque el host dice “ftp”, el **protocolo** real es **https**.
]

4. **IP directa**  
.tiny[
   Escribe **132.248.166.18** en el navegador.  
   *Qué observar:* si no hay servicio web en esa IP, **no cargará**.  
   **Conclusión:** IP identifica el host; el **protocolo** y el **servicio** deben estar activos.
]

**Cierre:**

.tiny[
- El protocolo define **cómo** se comunica (HTTP/HTTPS/FTP/SSH).  
- El dominio se **traduce a IP** (DNS).  
- Una misma IP puede alojar **múltiples servicios**.

]

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## De la red a la computadora: el rol del Sistema Operativo

👉 Para poder **usar** estos protocolos y manejar la computadora, necesitamos entender primero el Sistema Operativo.

Los **protocolos de internet** nos permiten **comunicar computadoras**, transferir archivos y conectarnos a servidores.

Pero, ¿qué hace posible que una computadora funcione, organice sus recursos y ejecute programas?

El SO es el “puente” entre el hardware y los programas que usamos.

]

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## ¿Qué hace funcionar a estos dispositivos?

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## ⚙️ ¿Qué es un Sistema Operativo (SO)?

-   Es el **conjunto de programas** que hacen funcionar una computadora.
    
-   **Administra** los recursos de hardware (memoria, procesador, disco, dispositivos).
    
-   **Facilita la comunicación** entre el usuario y la máquina.
    
-   Permite que podamos **ejecutar aplicaciones** como navegadores, editores de texto, programas de análisis, etc.

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## Tipos de sistemas operativos

**Clasificación por uso**:
-   **Escritorio** → Windows, MacOS, Linux.        
-   **Móvil** → Android, iOS. 
-   **Servidores** → Linux, Unix.
        
**¿Qué sistema operativo usas en tu computadora personal y cuál en tu celular?**

Linux y Unix son los más usados en **ciencia y bioinformática**.

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## 💡 ¿Cómo interactuamos con el Sistema Operativo?

Podemos comunicarnos con el SO de **dos formas principales**:
    
-   **GUI (Graphical User Interface)** → usando ventanas, íconos y el mouse 🖱️
        
-   **CLI (Command Line Interface)** → escribiendo comandos en la terminal.

👉 Ambas permiten realizar tareas, pero la **CLI** es la más usada en bioinformática por su potencia y flexibilidad.

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# GUI vs CLI

Las interfaces gráficas (GUI) son intuitivas y fáciles de usar, pero tienen limitaciones cuando trabajamos con grandes volúmenes de archivos o tareas repetitivas.

.content-box-yellow[
**Escenario 1**. Imagina que tienes muchos **archivos de texto** en tu escritorio y quieres **eliminar** solo aquellos archivos que **inician con a y terminan con n**. Cómo lo harias usando la interfaz gráfica?
]

.content-box-green[
**Escenario 2**. Imagina que tienes muchos **archivos de texto**, y quieres **buscar** todos aquellos archivos que **contengan cierta palabra o una frase específica**. Cómo lo harias usando la interfaz gráfica?
]

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## 📌 Resumen de la sección: Conceptos básicos

-   Toda computadora conectada a internet tiene una **dirección IP**.
    
-   La comunicación se realiza mediante **protocolos** (HTTP, FTP, SSH).
    
-   El **Sistema Operativo (SO)** es el puente entre el **hardware** y las **aplicaciones**.
    
-   Existen distintos **tipos de SO** (Windows, MacOS, Linux, Android…).
    
-   Podemos interactuar con el SO mediante:
    
    -   **GUI** (interfaz gráfica, fácil de usar).
        
    -   **CLI** (línea de comandos, más potente y flexible).

👉 Estos conceptos son la base para comprender por qué en **bioinformática** se utiliza principalmente **Unix** y su entorno de comandos.

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# Sistema Operativo Unix

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## 🔹 ¿Qué se requiere en Bioinformática?

Necesitamos que la computadora sea una **herramienta de trabajo científico** capaz de manejar grandes volúmenes de datos, ejecutar programas especializados y, muchas veces, aprovechar servidores o clusters de alto rendimiento.

👉 Herramientas esenciales que todo bioinformático debe dominar:

1.  🖥️ **Sistema operativo tipo Unix** → base para el trabajo en servidores y análisis de datos.
2.  ⚙️ **Lenguaje compilado (C)** → rápido, eficiente y muy integrado con Linux.
3.  🐍 **Lenguaje interpretado (Python o Perl)** → ideal para escribir scripts y automatizar tareas.
4.  📊 **Lenguaje de análisis y graficación (R)** → manejo de datos y visualización científica.
5.  🖧 **Procesamiento en paralelo / clusters** → para datos muy grandes o complejos.

> .tiny[ 
Nota de referencia: Según [la Cranfield University (2018)](https://blogs.cranfield.ac.uk/agrifood/10-skills-every-bioinformatician-master/?utm_source=chatgpt.com), un bioinformático debe dominar al menos uno de los siguientes: R, Python, Perl, Java o C. 
]

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## 🧰 Sistema Operativo Unix

-   En bioinformática, **Unix/Linux** es el estándar de facto.
    
-   Destaca por: **rendimiento en datos**, **uso eficiente de hardware** y **software libre / abierto**.
    
-   Su ecosistema crece gracias a la **comunidad** (universidades, centros, empresas).
    
-   Linux evoluciona con **mejoras colaborativas**, no por una sola compañía.

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## ⚙️ Características de Unix

-   Origen en los 70 (Ken Thompson, Dennis Ritchie).
    
-   **Portabilidad**, **multiusuario**, **multitarea**, **seguridad** y **excelente red**.
    
-   Filosofía: **minimalismo** + **modularidad** → _“haz una cosa y hazla bien”_; compón tareas complejas encadenando herramientas.

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## Un sistema tipo Unix

.pull-left[
<img src="https://www.brunoribas.com.br/aed1/2013-1/praticas/1/teoria-img1.png" width="400px" style="display: block; margin: auto;" />
]

#### 🧩 ¿Qué compone un sistema tipo Unix?

-   **Kernel**: gestiona CPU, memoria, dispositivos.
    
-   **Shell**: interfaz de comandos (bash, zsh).
    
-   **Utilidades**: `ls`, `grep`, `awk`, `sed`, etc.
    
-   **Sistema de archivos**: jerárquico, rutas y permisos.
    
-   **Servicios de red**: SSH, SFTP, demonios/daemons.

]

- [Filosofía de Unix.](https://opensource.com/business/14/12/linux-philosophy)
- [Shell Style Guides.](https://google.github.io/styleguide/shellguide.html)
]
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## ⚙️ ¿Qué es _el shell_ (en Unix/Linux)?

**El shell es un intérprete de comandos:** lee lo que tecleas, lo traduce y **ejecuta programas**.

🧠 _el shell es la capa de control por texto que te permite “orquestar” Unix a base de comandos y scripts._

- Además de ejecutar, hace **expansiones** (variables, `*.txt`) y **redirecciones/pipes** (`>`, `|`).
- Permite **automatizar** tareas como **lenguaje de scripting** (p. ej., bash, zsh).
- Actúa como **interfaz de texto** entre el usuario y el **kernel**.
- **Terminal ≠ shell**: la _terminal_ es la ventana; el **shell** es el intérprete que corre dentro.

```
Usuario → Terminal → Shell → Programas/Comandos → Syscalls → Kernel → Hardware
                         ↑-----------------------------------------------↓
                                 resultados/errores en texto
```

]

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## Tipos de SHELLs

`bash`, `zsh`, `sh`, `fish`, `tcsh` (en bioinfo predominan **bash/zsh**).

Tu shell actual: `echo $SHELL`

**¿Por qué hay varios shells?**

-   Diferentes **objetivos**: portabilidad, scripting, usabilidad.
    
-   **Historia** y comunidades: AT&T, Berkeley, GNU, etc.
    
-   **Compatibilidad** con millones de scripts existentes.
    
-   **Decisiones de sistema**: macOS → zsh; Linux → bash (frecuente).

.content-box-green[
👉 **Elige** `sh` para scripts portables, `bash` para scripting potente, `zsh/fish` para trabajo interactivo.
]

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## Tipos de SHELLs

-   **sh (Bourne / POSIX sh)**  
    El estándar mínimo y más **portátil** para scripts. En muchas distros `/bin/sh` apunta a **dash** (Debian/Ubuntu) o a **bash en modo sh**. Pocas “comodidades”, pero máxima compatibilidad.
    
-   **bash (Bourne Again SHell)**  
    El más difundido en Linux. Potente para **scripting** (arrays, `[[ … ]]`, sustitución de procesos) y cómodo interactivo. Gran ecosistema de ejemplos y documentación.
    
-   **zsh (Z Shell)**  
    Excelente para uso **interactivo** (autocompletado avanzado, globbing potente, corrección de tipeo). Es el **shell por defecto en macOS**. Bastante compatible con bash, pero tiene diferencias si usas features propias.

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## 🖥️ ¿Cómo accedemos al shell?

**Unix/Linux**

-   App **Terminal** (atajo frecuente: `Ctrl+Alt+T`).

**macOS**

-   **Terminal** (Aplicaciones → Utilidades) o **iTerm2** (opcional).
    
-   Spotlight: `⌘ + Espacio` y escribe “Terminal”.

**Windows**

-   Opción 1 (recomendada): **WSL** (Ubuntu) + **Windows Terminal**.
    
-   Opción 2: [**MobaXTerm**](https://mobaxterm.mobatek.net/). (todo-en-uno, incluye SSH/SFTP).
    
-   Opción 3: **Git Bash** (sencillo para comandos básicos).

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## ¿Cómo accedemos al shell? Mac

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## ¿Cómo accedemos al shell? Windows

.pull-right[
<img src="img/moba-terminal.png" width="500px" style="display: block; margin: auto;" />
]

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# La terminal

- **Prompt**: indicador de que el shell espera un comando.  
  *Ej.* `heladia@MacBook:~/network $`
  - `heladia` = usuario, `MacBook` = equipo, `~/network` = directorio actual
  - **$** usuario normal 
  - **#** superusuario (root)
- **Cursor**: posición donde se escribe.  
- **Línea de comandos**: tecleas el **comando [opciones] [argumentos]**.   
- **Salida del programa**: resultados y mensajes (STDOUT/STDERR).

] ]

Tips:

• *Enter* ejecuta   
• **Ctrl+C** interrumpe   
• `q` cierra `man`   
• No escribas el **$**.

]

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## Sintáxis de los comandos

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## 🧪 Práctica (LOCAL): Primeros comandos en la Terminal

**Objetivo:** familiarizarte con la Terminal (macOS/Linux) o MobaXTerm/WSL (Windows), reconociendo usuario, equipo, carpeta actual y manipulando archivos con comandos básicos.

**Requisitos:**   
- macOS/Linux: **Terminal**.  
- Windows: **MobaXTerm → Terminal** o **Windows Terminal + WSL (Ubuntu)**

- *Tip:* No escribas el símbolo del prompt (`$`). Sal del manual con **`q`**. Interrumpe un proceso con **`Ctrl+C`**.

```bash
echo $SHELL      # shell actual (bash, zsh, etc.)
whoami           # tu usuario local
hostname         # nombre de TU equipo
pwd              # carpeta actual (ruta absoluta)
uname -a         # tipo de sistema (kernel/arquitectura)

```

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## ¿Qué es un servidor?

Una computadora (o servicio en la nube) que **ofrece recursos** a otras computadoras (**clientes**) por una red.

]

- **Cliente–servidor:** el cliente **pide**, el servidor **responde**.

- Puede brindar: **páginas web (HTTP)**, **archivos (FTP/SFTP)**, **acceso remoto (SSH)**.

- Permite que **muchas personas** usen datos y programas **desde cualquier lugar**.

> **Analogía:** como una **biblioteca**: guarda recursos y los entrega a quien los solicita.

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## ¿Por qué conectarnos a un servidor?

- Mayor cantidad de procesadores y memoria RAM que nuestra computadora personal.

- Muchxs usuarixs se pueden conectar y trabajar al mismo tiempo. Agiliza el trabajo colaborativo.

- Acceso a los datos e infraestructura desde cualquier parte del mundo.

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## ¿Cómo conectarnos a un servidor (SSH)?

**Objetivo:** reunir los datos necesarios y realizar una **primera conexión SSH** al servidor; verificar identidad y cerrar sesión.

**Necesitas:**

- **Usuario:** (ej. `user1` o tu usuario asignado)
- **Servidor (nombre o IP):** ej. `132.248.220.14` ,  `132.248.248.139`
- **Puerto:** 22 (por defecto)
- **Contraseña** de tu cuenta (si no usas llaves SSH)

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## ¿Cómo conectarnos a un servidor (SSH)?

Usando la `Terminal` de MobaXTerm o la de MacOS

**Comando**: `ssh`

**Argumentos**: `user@SERVER`

Información de identificación necesaria para la conexión

Ejemplo

Nota: Después de un comando va **espacio**.

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## Aprendiendo más sobre un comando

<br>

**Opciones**

.remark-inline-code[
- -p : Para especificar el puerto de acceso
- -X : Para conectarse abriendo un puerto gráfico (X11)
]

Las opciones modifican el funcionamiento de un comando

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## Aprendiendo más sobre un comando

Veamos la ayuda de los siguiente comandos

- hostname

- pwd

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## Aprendiendo más sobre un comando

Donde más buscar ayuda ?

- **Web - Google**

Estratégias de búsqueda

```
comando pwd en unix
qué hace el comando pwd en unix
```

- Chat-gpt

Usa el [asistente de chatgpt](https://chatgpt.com/g/g-6893cf2451d88191b11cd0c87de045ab-profeunix-bioinfo).

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## Nuestros primeros comandos

Siempre es bueno saber dónde estamos conectadxs.

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Con qué usuario estamos conectadxs.
.content-box[
.remark-inline-code[
$ whoami
]]

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La ruta absoluta del directorio donde estamos paradxs.  
<code> ssh</code> ingresaria por default al directorio <i>home</i> del usuario
.content-box[
.remark-inline-code[
$ pwd
]]

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La estructura de archivos del directorio donde estamos.
.content-box[
.remark-inline-code[
$ tree
]]

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## Práctica: Tu primera conexión

**Objetivo:** conectarte al servidor por **SSH**, verificar que estás en el remoto y cerrar sesión.

**Necesitas:** tu **usuario** y el **servidor** (nombre o IP).  
**Formato:** `ssh usuario@servidor` (ej.: `ssh user1@132.248.248.139`)

-   **Primera vez:** verás un aviso de autenticidad del host → escribe `yes`.
    
-   **Contraseña:** al teclearla **no** se ve (es normal).

Prueba los comandos:

```
whoami      # tu usuario en el servidor
hostname    # nombre del servidor
pwd         # tu HOME remoto
echo $SHELL # bash/zsh/etc.
uname -a    # info del sistema
date        # fecha/hora del servidor
```