生物信息學數(shù)據(jù)庫及其利用方法

1、生物信息學數(shù)據(jù)庫及其利用方法摘要：闡述了生物信息學數(shù)據(jù)庫在生物信息學的發(fā)展過程中發(fā)揮的巨大作用；介紹了世界上主要的生物信息學數(shù)據(jù)庫及其分類和特點；論述了如何利用生物信息學數(shù)據(jù)庫；最后，對利用國際生物信息學數(shù)據(jù)庫促進我國生物信息學的發(fā)展做出了展望。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)庫；生物信息學；序列比對；數(shù)據(jù)挖掘知識發(fā)現(xiàn)；1生物信息學數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生從20世紀80年代末開始，伴隨著人類基因組計劃(HumanGenomeProjectHGP)的啟動，生物信息學(B

2、ioinfmatics)這一由生物學、化學、物理、數(shù)學、信息科學和計算機科學等多學科交叉產(chǎn)生的新興學科蓬勃發(fā)展，并被許多著名科學家稱為21世紀自然科學的核心領(lǐng)域。生物信息學是計算機和網(wǎng)絡大發(fā)展及各種生物學實驗數(shù)據(jù)迅猛增長形勢下發(fā)展起來的組織生物學數(shù)據(jù)，并從數(shù)據(jù)中提取新知識的一門學科，它主要研究生物系統(tǒng)中的信息現(xiàn)象、信息流及其相互作用和調(diào)控規(guī)律，是一門理論與實踐應用并重的學科。1997年12月，中國科學院召開了以“生物信息學”為主題的第8

3、7次香山科技會議，來自海峽兩岸的30多位生物學、物理學、化學和信息科學諸領(lǐng)域的專家學者出席會議，他們一致認為“生物信息學處在重大科學發(fā)現(xiàn)的前夜”。目前，生物信息學以核酸和蛋白質(zhì)等生物大分子數(shù)據(jù)庫及其相關(guān)的圖書、文獻、資料為主要對象，以數(shù)學、信息學、計算機科學為理論基礎(chǔ)，以計算機、網(wǎng)絡、應用軟件為工具，對海量生物原始數(shù)據(jù)進行存貯、管理、注釋、開發(fā)和加工，使之成為具有明確生物學意義的生物信息，并進一步通過對生物信息的查詢、搜索、對比、分析，

4、從中獲取基因編碼、基因調(diào)控、核酸和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能及其相互作用的知識。在掌握大量信息和知識的基礎(chǔ)上，探索生命起源和生物進化，以及生物的個體發(fā)生、發(fā)育和遺傳之間的相互關(guān)系以及病變、死亡等生命科學中的重大問題，搞清它們的基本規(guī)律和時空聯(lián)系，建立類似于化學元素周期表的“生物學周期表”。生物信息學已成為整個生物學發(fā)展的重要組成部分，在今后性。生物信息學各類數(shù)據(jù)庫幾乎覆蓋了生命科學的各個領(lǐng)域，如核酸序列數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

5、庫、文獻數(shù)據(jù)庫如Medline等，多達數(shù)百種。(2)數(shù)據(jù)庫的更新和增長很快。數(shù)據(jù)庫的更新周期越來越短，有些數(shù)據(jù)庫每天都要更新。數(shù)據(jù)的規(guī)模也以指數(shù)形式增長。(3)數(shù)據(jù)庫的復雜性增加，層次加深。許多數(shù)據(jù)庫具有相關(guān)的內(nèi)容和信息，數(shù)據(jù)庫之間相互引用，如PDB就與蛋白質(zhì)二級數(shù)據(jù)庫、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分類數(shù)據(jù)庫和蛋白質(zhì)折疊數(shù)據(jù)庫等幾十種數(shù)據(jù)庫直接關(guān)聯(lián)。(4)數(shù)據(jù)庫使用的高度計算機化和網(wǎng)絡化。越來越多的生物信息學數(shù)據(jù)庫與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)結(jié)，從而為生物學家利用這些信息

6、資源提供了前所未有的機遇，特別是絕大多數(shù)網(wǎng)上生物信息學數(shù)據(jù)庫的信息資源可以免費檢索或下載使用。4生物信息學數(shù)據(jù)庫的利用方法4.1運用數(shù)據(jù)庫搜索及序列比較利用生物信息學數(shù)據(jù)庫對于許多新得到的序列，我們并不知道其相應的生物功能。生物學研究人員希望能夠通過搜索序列數(shù)據(jù)庫找到與新序列同源的已知序列，并根據(jù)同源性推測新序列的生物功能。搜索同源序列在一定程度上就是通過相似比較尋找相似序列。在分子生物學中，DNA或蛋白質(zhì)的相似性是多方面的，可能是核酸

7、或氨基酸序列的相似，可能是結(jié)構(gòu)的相似，也可能是功能的相似。一個普遍的規(guī)律是序列決定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)決定功能。所以當研究序列的相似性時，我們最終希望根據(jù)這個普遍規(guī)律推測新序列相應的結(jié)構(gòu)或功能，也就是發(fā)現(xiàn)新的生物分子數(shù)據(jù)的內(nèi)涵。這種方法在大多數(shù)情況下是成功的，當然也有例外，同時也存在著這樣的情況，即兩個序列幾乎沒有相似之處，但分子卻折疊成相近的空間形狀，并具有相似的生物功能。4.2運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)利用生物信息學數(shù)據(jù)庫生物信息學的誕生及發(fā)展，使得核