生物信息学第三章分子生物信息数据库
生物信息学 第三章 生物信息数据库及其信息检索 ppt课件
核酸序列数据库 GenBank（ ） EMBL（ ） DDBJ （ ） 三个数据库每天互相交换数据 GenBank可通过NCBI的检索系统Entrez获取， Entrez集成来自主要DNA和蛋白
序列数据库的数据，包括物种、基因组、定位、蛋白结构和结构域等信息 其他各种专业核酸数据库 A.非冗余参考序列数据库RefSeq B.密码子使用数据库Codon Usage Database CUTG C.基因可变剪接数据库ASDB D.转录因子数据库TRANSFAC
生物信息学数 据库类型
序列数据库 结构数据库 功能数据库 其ws、Linux或 Mac等操作系统
肤浅的百姓工具
一、序列数据库
主要收录核酸和蛋白质序列的数据库，包括由基因组计划产生的基因组及其表达 序列，由基因组序列所推测的编码和非编码核酸和蛋白质序列，以及个别生物 学实验中测序获得的核酸和蛋白质序列。
生物信息学 第三章 生物信息数据库 及其信息检索
第三章 生物信息数据库及其信息检索
本章主要内容
▪ 生物信息学数据库类型 ▪ 序列数据库 ▪ 结构数据库 ▪ 功能数据库 ▪ 其它专业数据库
▪ 生物信息学数据库的检索 ▪ 检索方法概述 ▪ 检索实践和案例
生物信息学数据库的地位和作用
经典生物医学实验
elegans
Borrelia burgorferi
Plasmodium falciparum
Borrelia burgorferi
Aquifex aeolicus
Neisseria meningitidis Z2491
Mycobacteriu m tuberculosis
Genome sizes in nucleotide pairs (base-pairs)
生物分子数据库
n PIR 蛋白质序列信息资源库（美、德）
n
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生物分子数据库
蛋白质结构数据库
n PDB Protein DataBank，美国Brookhaven国家实验室管理生 物大分子三维空间结构原子坐标数据库 /pdb/
1. 核酸序列数据库
2. RNA 序列数据库 3. 蛋白质序列数据库 4. 结构数据库 5. 基因组数据库 6. 代谢酶相关产物 7. 人类和其他脊椎动物基因组 8. 人类基因和疾病 9. 其他数据和其他基因表达数据库 10. 蛋白组资源 11. 其他分子生物学数据库 12. 细胞器官数据库 13. 植物数据库 14. 免疫学数据库
n DDBJ日本核酸数据库 http://www.ddbj.nig.ac.jp
整合平台：Entrez 综合数据库
序列通过正式递交进入数据库 未正式发表文献以前，数蛋白质序列数据库
n SWISS-PROT （瑞士日内瓦大学）蛋白质序列数据库 http://www.Expasy.ch 内容包括序列及功能信息、蛋白识别、蛋白质结构预测 及其他功能
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生物分子数据库
三、 生物信息数据库检索
n 集成检索系统： n Entrez系统（整合库）美国生物技术信息中心研制 n
n SRS系统(Sequence Retrieval System)欧洲分子生物学实验室开发 /
n 中国生物信息网
n 北京大学生物信息中心 中国生物技术信息网 /
n 中国科学院（上海文献中心）
n /tushug/
生物分子数据库
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2020/11/26
第三章生物信息数据库
部分生物基因组计划网址
老鼠(Mouse) /mgd.html 小鼠(Rat) http://ratmap.gen.gu.se 狗(Dog) /dog.html 牛(Cow) http://locus.jouy.inra.fr/cgibin/bovmap/intro2.pl 猪(Pig) /pigmap/pigbase/pigbase.html 羊(Sheep) 鸡(Chicken) /chickmap/chickbase/manager.html 斑马鱼(Zebra fish) 线虫 (C. elegans) http://www.ddbj.nig.ac.jp/htmls/celegans/html/CE_INDEX.ht ml 果蝇(Drosophila) 蚊子(Mosquito) 拟南芥(Arabidopsis) /Arabidopsis 棉花(Cotton) 玉米(Maize) 水稻(Rice) http://www.staff.or.jp 大豆(Soya) :8000/main.html 树(Trees)
2、蛋白质序列数据库
SWISS-PROT (欧洲) PIR (美国)
SWISS-PROT (http://www.expasy.ch/sprot/sprot-top.html） 由瑞士日内瓦大学医学生物化学系和欧洲生物信息学研究 所(EBI)合作维护； 在EMBL和GenBank数据库上均建立了镜像站点；
SWISSPROT
到EMBL核酸序列数据库的索引， 到PROSITE模式数据库的索引， 到生物大分子结构数据库PDB的索引等
PIR （Protein Information Resource）
生物信息数据库ppt课件
UniRef90_O70405
36
UniParc UniProt Archive (UniParc) 存储所有公共数据库中有效的蛋白质序列数据，包括序列的来源及来源数据
44
显示分子结构（RasMol ， ChemView ）
45
四. 基因组数据库
46
基因组数据库 收集某些生物整个基因组序列的数据库 基因组计划
➢ Human Genome Project ➢ C. elegans Project 从GenBank中选择同一物种的核酸信息组成的二级库
47
16
17
INSDC 1998年，GenBank、EMBL和DDBJ共同成立了国际核酸序列数据库协会
（International Nucleotide Sequence Database Collaboration,INSDC） 三大核酸数据库之间每天将新测定或更新的数据进行交换共享，保证数据信
64
氨基酸代码
65
GenBank数据格式 (1)
GenInfo Identifier
子库类型
66
GenBank数据格式 (2)
67
GenBank数据格式 (3)
68
GenBank子库类型
69
EMBL标识字 ID DE AC SV KW OS OC DT RN RA RT RL RX RC RP CC DR FH FT SQ 空格 //
2
生物分子数据库几个明显的特征： （1）数据库的更新速度不断加快
数据量呈指数增长趋势 （2）数据库使用频率增长更快 （3）数据库的复杂程度不断增加 （4）数据库网络化 （5）面向应用 （6）先进的软硬件配置
分子生物学数据库
• 三个数据库中的数据基本一致，仅在数据格 式上有所差别，对于特定的查询，三个数据库 的响应结果一样。 • 这三个数据库是综合性的DNA和RNA序列数据 库，每条记录代表一个单独、连续、附有注释 的DNA或RNA片段。
以下着重介绍EBML
EMBL的数据来源
用户提交 从生物医学杂志收录已发表的序列资 料
三是结合序列相似性、注释信息 和蛋白质家族信息的高级搜索， 包括按注释分类的相似性搜索、 结构域搜索等。
三个子数据库
2、SWISS-PROT
SWISS-PROT (http://www.expasy.ch/sprot/sprot-top.html） 是目前国际上比较权威的蛋白质序列数据库,其中的蛋白 质序列是经过注释的
（2）最小冗余
• 尽量将相关的数据归并，降低数据库的冗余程度。 • 如果不同来源的原始数据有矛盾，则在相应序列特征表 中加以注释。
（3）与其它数据库的连接
对于每一个登录项，有许多指向其它数据库相关数据的 指针，这便于用户迅速得到相关的信息。 现有的交叉索引有： 到EMBL核酸序列数据库的索引， 到PROSITE模式数据库的索引， 到生物大分子结构数据库PDB的索引等 。
（4）WWW服务器
这是目前最常用的一种形式
EMBL提供一些与序列相关的检索操作（基于3W服务器）
（1）序列查询 最简单的查询就是通过序列的登录号（如X58929） 或序列名称（如SCARGC）直接查询。
如果找到所查询的序列，则服务器将查询结果以HTML文件返回给用户 如果数据库中该序列有到MEDLINE的交叉索引，则系统同时返回与包 含参考文献摘要等信息的MEDLINE链接 如果该序列有到其它数据库的交叉索引，也返回相应的链接
第3章 生物信息学数据库
以上这个FASTA文件中包含了gi号码、GenBank检索号码、 LOCUS名称、以及GenBank记录中的DEFINATION字段。
最简单的FASTA序列形式
>D49653
CCAAGAAGAAGAAGACCCCAGCGAGGAAAATGTGCTGGAGACCCCTGTGCCGGTTCC TGTGGCTTTGGTCCTATCTGTCCTATGTTCAAGCTGTGCCTATCCACAAAGTCCAGGAT GACACCAAAACCCTCATCAAGACCATTGTCACCAGGATCAATGACATTTCACACACGC AGTCGGTATCCG….
第3章 生物信息学数据库
第一节 生物信息数据库的发展简史 第二节 核酸序列数据库 第三节 蛋白质序列数据库 第四节 生物大分子结构数据库 第五节 其它生物数据库
生物分子数据 高速增长
分子生物学 及相关领域研究人员 迅速获得最新实验数据
建立生物分子数据库
生物分子数据库应满足的条件
（1）时间性
（2）注释
（2）核苷酸符号大小写均可，氨基酸一般大写 （3）一般每行的字符数不超过80个 （4）没有特殊的序列结束标志
（5）多条序列格式即将该格式连续列出
>gi|995614|dbj|D49653|RATOBESE Rat mRNA for obese.
CCAAGAAGAAGAAGACCCCAGCGAGGAAAATGTGCTGGAGACCCCTGTGCCGGTTCC TGTGGCTTTGGTCCTATCTGTCCTATGTTCAAGCTGTGCCTATCCACAAAGTCCAGGAT GACACCAAAACCCTCATCAAGACCATTGTCACCAGGATCAATGACATTTCACACACGC AGTCGGTATCCGCCAGGCAGAGGGTCACCGGTTTGGACTTCATTCCCGGGCTTCACCC CATTCTGAGTTTGTCCAAGATGGACCAGACCCTGGCAGTCTATCAACAGATCCTCACC AGCTTGCCTTCCCAAAACGTGCTGCAGATAGCTCATGACCTGGAGAACCTGCGAGACC TCCTCCATCTGCTGGCCTTCTCCAAGAGCTGCTCCCTGCCGCAGACCCGTGGCCTGCAG AAGCCAGAGAGCCTGGATGGCGTCCTGGAAGCCTCGCTCTACTCCACAGAGGTGGTG GCTCTGAGCAGGCTGCAGGGCTCTCTGCAGGACATTCTTCAACAGTTGGACCTTAGCC CTGAATGCTGAGGTTTC
生物信息学 第三章 生物信息数据库及其信息检索
数据存储、注释
检索查询
数据库
理论分析
生物学研究 生物医学应用
生物信息学数据库类型
▪ 核酸研究（Nucleic Acids Research）杂志的每年第一期为生物信息学数据
库专刊，收录最主要的生物学相关数据库，归类并展示在
/nar/database/c/。
Rickettsia prowazekii
Helicobacter pylori
Buchnerasp. APS
Escherichia coli
human
Arabidopsis
Thermotoga maritima
Thermoplasma acidophilum
mouse
Caenorhabitis
rat
蛋白质-蛋白质相互作用数据库 DIP（/） 由实验验证的蛋白质-蛋白质相互作用数据，包括蛋白质的信息、相互作用的信 息和检测相互作用的实验技术 IntAct（/intact ） 提供用于蛋白质相互作用数据存储、展示和分析的开源数据库和工具包，可对相 互作用数据在网页上进行文本和图像的展示，允许用户通过GO注释或InterPro结 构域注释进行网络的扩充 代谢网络和信号途径 KEGG大百科（http://www.genome.ad.jp/kegg/ ） 系统分析基因功能、联系基因组信息和功能信息的知识库，GENES收录完整和 部分测序的基因组序列；PATHWAY数据库存储更高级的功能信息，包括图解的 细胞生化过程和同系保守的子通路等信息； LIGAND数据库收录关于化学物质、 酶分子和酶反应等信息。
三、功能数据库
收录生物分子的功能数据，由ID号与序列和结构数据链接 组织表达谱和亚细胞定位 根据不同组织中的EST、SAGE或芯片杂交信号，绘制出不同组织中表达基因的 图谱： BodyMap（http://bodymap.ims.u-tokyo.ac.jp/ ） Unigene（/sites/entrez?db=unigene ） SAGEmap（/projects/SAGE/） GEO（/projects/geo/） Stanford Microarray Database（/microarray ）
生物信息学教学大纲
红河学院《生物信息学》课程教学大纲一、课程基本情况与说明（一）课程代码：（二）课程英文名称：bioinformatics（三）课程中文名称：生物信息学（四）授课对象：生物科学和生物技术专业本科生（五）开课单位：生命科学与技术学院（六）教材：1、生物技术专业：《生物信息学应用技术》，王禄山、高培基编，化学工业出版社，2008年2、生物科学专业：《生物信息学基础》，孙啸、陆祖宏、谢建明编，清华大学出版社，2005年（七）参考书目[1]《生物信息学》，DavidW.Mount著，钟扬等译，高等教育出版社，2003年[2]《基因组数据分析手册》，胡松年、薛庆中编，浙江大学出版社，2003年[3]《生物信息学中的计算机技术(Developing Bioinformatics Computer Skills)》，CynthiaGibas,Per Jambeck著，孙超等译，中国电力出版社，2002年[4]《生物信息学：基因和蛋白质分析的实用指南》，Andreas D. Baxevanis，Francis OuelletteB F著，李衍达、孙之荣等译，清华大学出版社，2000年[5]《生物信息学算法导论（An Introduction to Bioinformatics Algorithms ）》，琼斯，帕夫纳著，王翼飞等译，化学工业出版社，2007年（八）课程性质（五号宋体加粗）生物信息学是生命科学领域一门新兴的边缘学科，综合了生物学、计算机学、信息学、统计学等方面的知识。
该学科在学生掌握生物化学、遗传学、分子生物学以及计算机应用、高等数学等相关知识的基础上开设，属于生物类专业的专业课程（必修或选修）。
通过学习，学生能够加深对分子生物学和基因工程等课程的理解，并为进一步学习基因组学(genomics)和蛋白质组学(protemics) 奠定基础。
（九）教学目的1、给学生介绍生物信息学的主要内容以及未来可能的发展方向，为学生构建相关知识体系，开阔学生的视野，为将来进一步学习、科研打下基础。
生物信息学知识点总结分章
生物信息学知识点总结分章第一章：生物信息学概述生物信息学是一门综合性学科，结合计算机科学、数学、统计学和生物学的知识，主要研究生物系统的结构、功能和演化等方面的问题。
生物信息学的发展可以追溯到20世纪70年代，随着基因组学、蛋白质组学和生物技术的发展，生物信息学逐渐成为生物学研究的重要工具。
生物信息学的主要研究内容包括基因组学、蛋白质组学、代谢组学、系统生物学等。
生物信息学方法主要包括序列分析、结构分析、功能预测和系统分析等。
第二章：生物数据库生物数据库是生物信息学研究的重要基础，主要用于存储、管理和共享生物学数据。
生物数据库包括基因组数据库、蛋白质数据库、代谢数据库、生物通路数据库等。
常用的生物数据库有GenBank、EMBL、DDBJ等基因组数据库，Swiss-Prot、TrEMBL、PDB等蛋白质数据库，KEGG、MetaCyc等代谢数据库，Reactome、KeggPathway等生物通路数据库等。
生物数据库的建设和维护需要大量的人力和物力，目前国际上已建立了众多生物数据库，为生物信息学研究提供了丰富的数据资源。
第三章：序列分析序列分析是生物信息学研究的重要内容，主要应用于DNA、RNA、蛋白质序列的比对、搜索和分析。
常用的序列分析工具包括BLAST、FASTA、ClustalW等，这些工具可以帮助研究人员快速比对和分析生物序列数据，从而挖掘出序列的相似性、保守性和功能等信息。
序列分析在基因组学、蛋白质组学和系统生物学等领域发挥着重要作用，是生物信息学研究的基础工具之一。
第四章：结构分析结构分析是生物信息学研究的另一个重要内容，主要应用于蛋白质、核酸等生物分子的三维结构预测、模拟和分析。
常用的结构分析工具包括Swiss-Model、Modeller、Phyre2等，这些工具可以帮助研究人员预测蛋白质或核酸的三维结构，分析结构的稳定性、功能和相互作用等特性。
结构分析在蛋白质结构与功能研究、蛋白质药物设计等方面发挥着重要作用，为生物信息学研究提供了重要的技术支持。
生物分子信息数据库
第4章生物分子数据库国际上已建立起许多公共生物分子数据库，包括基因组图谱数据库、核酸序列数据库、蛋白质序列数据库、生物大分子结构数据库等。
这些数据库由专门的机构建立和维护，他们负责收集、组织、管理和发布生物分子数据，并提供数据检索和分析工具，向生物学研究人员提供大量有用的信息，最大限度地满足他们研究和应用的需要，为他们的研究服务。
4.1 引言建立生物分子数据库的动因是由于生物分子数据的高速增长，而另一方面也是为了满足分子生物学及相关领域研究人员迅速获得最新实验数据的要求。
生物分子信息分析已经成为分子生物学研究必备的一种方法。
如果说理论分析和算法模拟是生物信息学实验方法的话，那么来自于具体实验的原始数据和来自于数据库的数据则是生物信息学的实验材料。
数据库及其相关的分析软件是生物信息学研究和应用的重要基础，也是分子生物学研究必备的工具。
从数据库使用的角度来看，公共生物分子数据库应满足以下5个方面的主要需求：（1）时间性对于新发表的数据，应该能够在很短的时间内（几个小时至几天）通过国际互连网访问。
（2）注释对于每一个基本数据（如序列），应附加一致的、深层次的辅助说明信息。
（3）支撑数据在有些情况下，数据库使用者需要得到原始的实验数据，因而要提供访问原始数据的方法。
数据库中应包含原始数据，或者能够通过交叉索引访问实验数据库中的原始数据。
（4）数据质量必须保证数据库中数据的质量，数据库管理机构应对数据来源进行检查，并且关注数据库用户和专家提出的意见。
（5）集成性三种基本生物分子数据库（核酸序列、蛋白质序列、蛋白质结构）的集成对于用户来说是非常重要的。
对于数据库中的每一个数据对象，必须与其它数据库中的相关数据联系起来，这样可以从某些分子数据出发得到一系列的相关信息。
例如，从某个核酸序列出发，通过交叉索引，可进一步得到对应的基因、蛋白质序列、蛋白质结构，甚至得到蛋白质功能的信息。
分子生物学研究领域虽各有重点，但是研究对象之间存在着密切的联系，比如DNA序列与蛋白质序列之间的联系，基因调控信息与基因表达数据之间的联系。
生物分子数据库
Entrez生命科学搜索引擎
Entrez 跨库检索
功能栏
核酸序列检索
检索字段限制
分子类型 选择
序列片段 限定
基因位置 限定
数据更新 日期限定
序列存取号 基因定义
数据库标识符
代码 物种来源
参考文献 专业评论
特性
碱基数
原序列复制 后，可到 BLAST中 进行相似性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对本
2. BLAST 序列相似性检索
Basic Local Alignment SearchTool
是核酸和蛋白质序列的局部对准相似 性检索工具
序列相似性检索
Blast是为从相同和不同的有机体中，提供对 比核酸或蛋白质序列，寻找相似性序列片断的 工具。
由美国Johns Hopkins大学建立。现也属 NCBI集成系统中的一个库。它主要报道人 类基因和遗传缺陷相关疾病的文字信息、 图片和参考文献，被称为人类基因及其相 关疾病与遗传特征的百科全书
例： 查找与疾病相关的基因 通过OMIM寻找疾病基因信息，通过染色体
定位找到疾病基因。 如：查找角化过度症（营养不良性神经病）
Nucleic Acids Research 杂志
相关数据库及其主要分类
1. 核酸序列数据库 2. RNA 序列数据库 3. 蛋白质序列数据库 4. 结构数据库 5. 基因组数据库 6. 代谢酶相关产物 7. 人类和其他脊椎动物基因组 8. 人类基因和疾病 9. 其他数据和其他基因表达数据库 10. 蛋白组资源 11. 其他分子生物学数据库 12. 细胞器官数据库 13. 植物数据库 14. 免疫学数据库
什么是生物信息学数据库
什么是生物信息学数据库
生物信息学数据库是指存储生物学和生物信息学数据的计算机化系统。
这些数据库包含了各种生物学数据，如基因组序列、蛋白质序列、代谢通路、基因表达数据、蛋白质结构、生物图像等。
这些数据可以通过计算机程序进行访问、搜索和分析，以帮助生物学家和生物信息学家进行研究和发现。
生物信息学数据库通常由多个子数据库组成，每个子数据库都包含特定类型的数据。
例如，基因组数据库包含各种生物的基因组序列，蛋白质数据库包含蛋白质序列和结构信息，代谢通路数据库包含代谢通路和代谢产物信息等。
此外，生物信息学数据库还可以用于对生物信息的收集、存储和管理的研究，包括国际基本的生物信息库和生物信息传输国际物联网系统的建立，生物信息数据库质量的评估与检测系统的建立，以及生物可视化系统和专家系统的建立等。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关网站。
生物信息学 chapter03_biodatabase
Sequences (millions) Base pairs of DNA (billions)
一. GenBank序列数据的总量
GenBank（第 135.0版，2003年4 月）收录了2400万 条序列，总长度超过 310亿个碱基。
Growth of GenBank
1982 1986 1990 1994 1998 2002
GenBank（美国） EMBL(欧洲) DDBJ(日本)
GenBank
DDBJ
EMBL
There are three major public DNA databases
EMBL
Housed at EBI European Bioinformatics Institute
GenBank
Housed at NCBI National Center for Biotechnology Information
一级蛋白质序列数据库：SWISS-PROT库、PIR库 一级蛋白质结构数据库：PDB数据库
二级数据库
在一级数据库、实验数据和理论分析的基础上，针对不同 的研究内容和需要，因组图谱库GDB、转录因子和结合位点库 TRANSFAC、蛋白质序列功能位点数据库Prosite等。
/Genbank/
/Genbank/
EMBL(欧洲分子生物学实验室，EMBL)
1982 European Molecular Biology Laboratory EBI（European Bioinformatics Institute） /embl
第三章 分子生物信息数据库
第三章 分子生物信息数据库
第一节 分子生物信息数据库介绍 第二节 GenBank数据库 第三节 美国国家生物技术信息中心（NCBI） 第四节 数据库格式简介
(生物信息学)CH3生物信息数据库及主要网上资源
未来生物信息数据库的发展将更加注重数据的整合、标准化和共享，同时也会更加注重数据的隐私和 安全问题。此外，随着人工智能和机器学习技术的发展，生物信息数据库将更加智能化和自动化。
02
常用生物信息数据库
GenBank数据库
总结词
全球最大的开放存取生物序列数据库
详细描述
GenBank数据库由美国国家生物技术信息中心（NCBI）维 护，包含了全球范围内的基因组序列、质粒序列、EST序列、 RNA序列等，是生物信息学领域最常用的数据库之一。
04
生物信息数据库分析工具
BLAST软件
强大的序列比对工具
BLAST（Basic Local Alignment Search Tool）是一种用于在数据库中搜索与给定序列相似的序列的工具。它被广泛应用于生物 信息学领域，用于序列比对、基因组注释和功能基因组学研究。BLAST通过局部序列比对算法，能够快速地搜索和比对基因组、 蛋白质和EST等数据库中的序列。
MEGA软件
进化遗传学分析工具
MEGA（Molecular Evolutionary Genetics Analysis）是一个用于进化遗传学分析的工具，
它支持多种数据格式，包括DNA、蛋白质和 氨基酸序列。MEGA提供了多种进化遗传学 分析方法，如分子进化遗传学分析、系统发 育重建和物种进化研究等。它还支持多种算 法和统计方法，帮助研究人员深入了解物种
功能检索
总结词
通过输入蛋白质的功能或活性，查找具有相似功能的蛋白质。
详细描述
功能检索是利用蛋白质的功能信息进行查找的一种方式，用户可以根据已知的蛋白质功能信息，在数据库中找到 具有相似功能的其他蛋白质。
结构检索
总结词
生物信息学课件3
29
不确定长度间隔
PHYLIP序列格式
例子
5 15 Sequence1 Sequence2 Sequence3 Sequence4 Sequence5
agctggcttaaggcc tcggactagagaatc gggacattacga--t gaataactag-gact ag--gata---gaag
“-”表示间隔
26
多序列FASTA
>sequence1, E. coli ctgcgagNcgcgcgatgatagMMM-NNNngnnatgancgcggcgagcatgtagcatgcta gctgtcgcgagcactUgaURRRrrrtrrrcggccgagatcaggcgatgcatgcgcaggga gcagcgagcgacgagcacagcatgctagctagatgcatgctaVagvcgtaggcagccgcc >sequence2, B. subtilis ctgcgagNcgcgcgatgatagctgactNntnatganncgcggcgagcatgtagcatgcta gctgtcgcgagcactUctURRRrrrcrrrcggccgagatcaggcgatgcatgcgcaggga gcagcgagcgacgagcacagcatgctagctagatgcatgctaVcgvcgtaggcagccgcc >sequence3, B. natto ctgcgagNcgcgcgatgatagMcgatcccnatgannncgcggcgagcatgtagcatgcta gctgtcgcgagcactUggURRRrrrggrrcggccgagatcaggcgatgcatgcgcaggga gcagcgagcgacgagcacagcatgctagctagatgcatgctaVaavcgtaggcagccgcc
生物信息学第三章分子生物信息数据库
HGMP-RC
英国基因组图谱资源中心（Human Genome Mapping Project Resource Center, HGMP-RC）
搜集世界各地基因组中心、基因组数据库、基 因组图谱、基因组实验材料、基因突变，以及 生物公司、实验规程、网络教程等几百个网址。
生物信息学第三章分子生物信息数据库
主要内容
一．分子生物信息数据库简介 ✓ 二．序列数据库 ✓ 三．基因组数据库 ✓ 四．结构数据库 ✓ 五．二次数据库 ✓ 六．数据库查询和数据库搜索 ✓
一、分子生物信息数据库简介
分子生物学领域的大规模、高通量、 自动化研究
实验数据可靠、完 整，及时实现信息 资源共享
/wiki/Main_Page
MetaBase
MetaBase is a user-contributed list of all the biological databases available on the internet.
Currently there are 1,799 entries, each describing a different database.
两类数据库的特点：
一次数据库
1. 数据量大，更新速度快，用户面广
2. 需要高性能的计算机服务器、大容量的磁盘 空间和专门的数据库管理系统支撑。
例如，欧洲生物信息学研究所用Oracle数据库软件 管理、维护核酸数据库EMBL；基因组数据库GDB的管 理运行基于Sybase数据库管理系统。
两类数据库的特点：
1. 基因组数据库
2. 核酸和蛋白质一级结构（序列）数
据库
3. 生物大分子（主要是蛋白质）空间
结构数据库
4. 二次数据库
生物信息学 第三章 结构数据库
第三章结构数据库【前介】本章将集中介绍生物信息学中生物分子结构的有关内容，并将研究重点放在三维结构实际存在的氨基酸序列上，力图使读者了解结构数据库记录的内容及如何合理应用各类通用软件程序处理这类记录。
本章不涉及结构生物学家们建立三维分子结构的计算程序，也不讨论相似蛋白质构象的精细结构。
在本章参考书目后列出了一些优秀的讨论蛋白质构象的有关专著和蛋白质结构决定方法。
用图象直观表示蛋白质和核酸结构在生物化学教科书和研究论文中屡屡出现。
这些图象是美丽迷人的反而使我们忽视了图象背后所反映的实验细节���实验中应用的生物物理方法，X射线晶体衍射学家和核磁共振波谱分析学家们努力工作的成效.在结构数据库中记录的数据是实用化的实验数据。
它既不同于直接由仪器获得的原始数据，也并非原始数据的简单数学转换。
每一个结构数据库记录都内含着随结构预测技术的进步而不断变化的假设和偏好。
尽管如此，每个生物分子结构蕴涵着有关序列所缺失数据的至关重要的信息。
∙三维分子结构数据的一些概念首先做一个关于如何记录生物高聚物的三维数据的思想实验。
考虑一下如何在纸上记录如肌球素这类蛋白质的三维球棒模型的所有细节和尺度关系。
一条开始的途径是从由三维模型主干描绘出的氨基酸序列入手。
从N’端开始，我们通过将每个残基的化学结构与20种普通氨基酸化学结构（其结构的图解可以从教科书中找到）比较，以识别每个氨基酸侧链。
一旦序列被写出来，我们将绘制生物高聚物的二维草图，草图中包括所有的原子、基本符号、化学键，可能会占用几页纸。
亚化血红素配合基的绘制即为一例。
将它的化学结构画在纸上后，我们可以通过量测模型中每个原子在设定的直角坐标系中的距离记录三维数据。
同时也提供了球�棒结构中每个原子“球”的x，y，z坐标距离数据。
下一步是提出一个系统的分门别类的记录方案以保存与识别有关的每个原子的（x，y，z）坐标信息。
chapter3生物分子数据库
例如: 登录号为J00231的核酸序列具有这样一个交叉索引行：
DR
SWISS-PROT：P01860；GC3_HUMAN
（2）核酸同源性搜索
3W服务器支持用户使用FastA程序进行核酸同源搜索。 FastA根据给定的目标序列在数据库中搜索其同源序列。
2、基因组数据库（GDB）
人类基因组计划所得到的图谱数据
24,353,128 records.
EMBL核酸数据库中的每一个序列数据被赋予一个登录号， 它是一个永久性的唯一标识
EMBL的序列数据用外在的ASCII文本文件来表示， 而每一个文件分为文件头和文件体两大部分
文件头由一系列的信息描述行所组成，
文件头实际上对应于一个序列的注释（annotation）
第4节 生物大分子结构数据库
1、PDB（Protein Data Bank）
PDB中含有通过实验（X射线晶体 衍射，核磁共振NMR）测定的生 物大分子的三维结构
– 蛋白质 – 核酸 – 糖类 – 其它复合物
一种是显式序列信息（explicit sequence） 在PDB文件中，以关键字SEQRES作为 显式序列标记，以该关键字打头的每一 行都是关于序列的信息。
目前，UniGene中包括人类、大鼠、小鼠、牛的相关数据， 因为这些生物有大量的EST数据。
第3节 蛋白质序列数据库
1、PIR（Protein Information Resource）
目的： 帮助研究者鉴别和解释蛋白质序列信息， 研究分子进化、功能基因组。
它是一个全面的、经过注释的、非冗余的蛋白 质序列数据库。
目前GDB包含对下述三种对象的描述： （1）人类基因组区域
包括基因、克隆、PCR标记物、断点、细胞遗传学标记、易碎位 点、 EST、综合区域、contigs、重复等；
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同源蛋白家族数据库Pfam
同源蛋白结构域数据库Blocks
二次数据库的种类
3. 以具有特殊功能的蛋白质为基础：
免疫球蛋白数据库Kabat 蛋白激酶数据库PKinase
4. 以三维结构原子坐标为基础：
蛋白质二级结构构象参数数据库DSSP 已知空间结构的蛋白质家族数据库FSSP 已知空间结构的蛋白质及其同源蛋白数据库HSSP
二次数据库 1. 容量小，更新速度较慢，可以不用大型商
业数据库软件支持。 2. 许多二次库的开发基于Web浏览器。其优
点是使用方便，使用者不需要有丰富的计 算机专业知识。
DBCat
由法国生物信息研究中心Infobiogen建立维护。 DBCat（Database Catalog，生物信息数据库目录）
搜集了500多个数据库的名称、内容、数据格式、联 系地址、网址等详细信息。 DBCat按DNA、RNA、蛋白质、基因图谱、结构、 文献等分类，其中大部分数据库可以免费下载。
MetaBase
MetaBase是一个生物学数据库清单， 目前收集了1799个不同的数据库，可 直接输入数据库名称进行搜索，也可 以浏览目录。
计算机数据管理技 术广泛应用
分子生物学数据库建立并不断发展， 成为相关研究的主要数据来源和数据
交换手段。
➢计算机网络的发展和互联网在全球的普及， 为分子生物信息数据库的利用开辟了广阔 的前景。
➢测序中心和生物学家得到的各种生物学数 据都可以通过互联网直接向国际数据中心 递交。
分子生物信息数据库的种类
The databases are described in a semistructured way by using templates and entries can carry various user comments and annotations.
Entries can be searched, listed or browsed by category.
生物信息学第三章分子生物信息数据库
主要内容
一．分子生物信息数据库简介 ✓ 二．序列数据库 ✓ 三．基因组数据库 ✓ 四．结构数据库 ✓ 五．二次数据库 ✓ 六．数据库查询和数据库搜索 ✓
一、分子生物信息数据库简介
分子生物学领域的大规模、高通量、 自动化研究
实验数据可靠、完 整，及时实现信息 资源共享
具有特殊生物学意义和专门用途 数据库开发的有效途径
二次数据库的种类
1. 以核酸数据库为基础：
2.
真核生物启动子数据库EPD
3.
克隆载体数据库Vector
4.
基因转录调控因子数据库TransFac
2. 以蛋白质序列数据库为基础：
蛋白质功能位点数据库Prosite 蛋白质序列指纹图谱数据库Prints
/wiki/Main_Page
MetaBase
MetaBase is a user-contributed list of all the biological databases available on the internet.
Currently there are 1,799 entries, each describing a different database.
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三大核酸数据库
DDBJ（DNA Date Base of Japan）由 日本国家遗传学研究所（National Institute of Genetics, NIG）维护。
GenBank和EMBL中各子库名称
GenBank (EMBL) PRI(HUM) ROD(ROD) MAM (MAM) VRT (VRT) INV(INV) PLN(PLN) BCT(PRO) VRL(VRL) PHG(PHG) SYN (SYN) UNA(UNC) EST(EST) PAT(PAT) STS(STS) GSS(GSS) HTG(HTG) HTC(HTC)
HGMP-RC
英国基因组图谱资源中心（Human Genome Mapping Project Resource Center, HGMP-RC）
搜集世界各地基因组中心、基因组数据库、基 因组图谱、基因组实验材料、基因突变，以及 生物公司、实验规程、网络教程等几百个网址。
二、序列数据库
序列数据库是分子生物信息数据库的 重要组成部分，包括核酸和蛋白质两类， 以核苷酸碱基顺序和氨基酸残基顺序为基 本内容，并附有注释信息。
1、核酸序列数据库
➢目前世上最大的核苷酸序列数据库是 美 国 的 GenBank 、 欧 洲 的 EMBL 、 日 本 的DDBJ数据库。
➢截止到2011年4月，GenBank已经收录了 135,440,924 条 序 列 记 录 ， 超 过 1260 亿 个 碱基记录，每隔大约10个月数据就翻番。
1. 基因组数据库
2. 核酸和蛋白质一级结构（序列）数
据库
3. 生物大分子（主要是蛋白质）空间
结构数据库
4. 二次数据库
一次数据库
一次数据库
基因组作图 序列测定 X射线衍射、核磁 共振等结构测定
基因组数据库 序列数据库 结构数据库
生物信息学的基本数据资源
二次数据库
对一次数据库以及文献等数据进行分 析、整理、归纳、注释
三大核酸数据库
GenBank，由美国国家生物技术信息中心 （National Center for Biotechnology Information, NCBI）维护。
/genbank/
三大核酸数据库
EMBL数据库是由欧洲分子生物学 实验室（European Molecular Biology Laboratory， EMBL）创建，并因此 得名，现由欧洲生物信息学研究所 （ European Bioinformatics Institute, EBI）维护。
两类数据库的特点：
一次数据库
1. 数据量大，更新速度快，用户面广
2. 需要高性能的计算机服务器、大容量的磁盘 空间和专门的数据库管理系统支撑。
例如，欧洲生物信息学研究所用Oracle数据库软件 管理、维护核酸数据库EMBL；基因组数据库GDB的管 理运行基于Sybase数据库管理系统。
两类数据库的特点：