數據庫在生物信息學中的作用及前景

摘要：隨著現代計算機技術發展速度的不斷加快，與生物信息學的融合也在逐漸地加深，所以其在生物信息學數據庫中得到了良好的應用，建立和完善數據庫能夠促進生物信息學的發展。本文主要闡述了生物信息學數據庫的概念，分析了數據庫在生物信息學中的作用及其分類和特點，展望其發展前景，以期數據庫能夠在生物信息學中得到更加廣泛的應用。

關鍵詞：數據庫 生物信息學 作用 前景

自二十世紀八十年代末人類基因組計劃啟動，由數學、化學、計算機科學以及信息科學等多種學科綜合而成的生物信息學獲得了迅猛的發展，眾多著名的科學家將生物信息學當做二十一世紀自然科學的重要研究領域[1]。生物信息學指的是在生物學實驗數據快速增長和計算機網絡迅速發展的影響下所產生的生物學數據，再通過數據提取新知識的一門學科，它主要是對生物系統中的調控規律、信息流的相互作用以及信息現象進行研究，是一門實際應用與理論并重的學科。

一、生物信息學數據庫的概述

近幾年來，各種生物學的實驗數據不斷增多，生物學數據庫逐漸增加，這些數據庫對生物學實驗數據的處理和收集有各自的標準，可以提供相關的數據處理和查詢等服務[2]。生物學數據庫幾乎涉及到了生命科學的各個領域，世界上有關DNA的數據庫主要包括EMBL的EBI，NCBI的GenBank，以及DDBJ等；有關蛋白質的數據庫主要包括PIR、MIPS、PRINIS以及PROSITE等；有關于蛋白質結構分類的數據庫包括FSSP、CATH以及SCOP等。這些數據庫僅僅是簡單地對原始生物學實驗數據進行歸類和整理，是基本數據庫。隨著生物數據庫的數量和種類不斷地增多，也變得越來越復雜，這也使數據庫面臨著更大的挑戰。因此多種基本數據庫融合而成的二次數據庫應運而生了，使人們在查詢數據庫時變得更加便利。

二、生物信息學數據庫的分類及特點

一級數據庫。一級數據庫在生物信息學數據庫中主要包含生物大分子的三維空間結構數據庫、基因組數據庫以及蛋白質和核酸一級結構序列數據庫等，一般被稱作為基本數據庫。數據信息量較大是一級數據庫的優勢，其中存儲了大量的信息，而且數據量每天都在不斷地增加，數據中的信息也能夠及時更新。一級數據庫的用戶人數多，應用范疇也極為廣泛，所以，建立數據庫只有具備大容量、高性能的磁盤以及專門的計算機，才能夠對數據進行管理。

二級數據庫。二級數據庫也叫專業數據庫，以文獻資料和一級數據庫為基礎[3]。相比于一級數據庫，二級數據庫的數據信息容量較小，對數據信息進行更新的速度較慢。管理二級數據庫不需要大型商業軟件的運作，而是直接運用基本的瀏覽器便可以。

三、數據庫在生物信息學中的作用

蛋白質結構的預測與比對。蛋白質的功能和結構的關系是非常緊密的，蛋白質的生物學功能取決于蛋白質的分子結構。所以，對蛋白質的結構進行分析時，對其功能和結構之間的關系進行研究是主要的內容之一，其意義極為重大。如果兩個蛋白質之間的結構相似，那么其功能也應相似。

分子進化和比較基因組學。在對生物進化進行研究時，應用生物信息學方法能夠在很大程度上補充傳統的方法，它所起到的作用也越來越重要。通過對各個物種中同樣基因序列之間的差異對生物進化進行研究，以氨基酸序列或DNA序列為基礎，構建分子水平上的進化樹，通過蛋白質的結構對分子的進化進行研究。各種基因組測序陸續展開，基因組數據庫的種類將會越來越多。比較基因組學這門學科應運而生，它以基因組測序和圖譜為基礎，通過比較已知的基因組和基因結構，分析物種進化、表達機理以及基因。當前在生物科學中比較基因組學已經成為了人們主要關注的領域之一。

四、數據庫在生物信息學中的發展前景

在未來，生物信息學的發展在數據庫的影響下，將在工作流管理、生物學、醫療成像以及藥物設計等方面產生一定的影響，且在一定程度上能夠催生新的產業革命。除此之外，基于生物信息學的資源共享將大大地促進人類社會和自然科學的發展。生物學數據不斷地增多，人們能夠逐漸發現各種新的生物學規律。通過網絡能夠下載或檢索生物信息學的資源，其效益高、見效快，優勢明顯。所以，我國應對生物信息學數據庫的信息資源進行充分地利用，重視其在生命科學等多個領域中的研究，增強在生物信息學領域的實力。

五、結語

總而言之，伴隨科學技術的不斷進步與社會經濟的迅速發展，生物信息學數據庫在社會的各個領域都得到了廣泛的應用。本文對生物信息學數據庫的特點和分類進行了簡要的概述，分析了數據庫在生物信息學中的作用，并且展望了數據庫在生物信息學中的發展方向。數據庫對各種生物技術的研究起著極大的促進作用，有利于推動生物技術的進步與發展。

參考文獻：

[1]張皓旻，楊波，郭斌，等.淺談臨床生物信息學在臨床醫學教育中的作用及初步實踐[J].轉化醫學雜志，2018，（03）.

[2]文可佳.生物信息學實驗教學中如何巧用數據庫[J].中小學數字化教學，2018，（02）.

[3]劉銀鳳，張雷.生物信息學數據庫在醫學研究中的應用[J].中國病原生物學雜志，2014，（10）.

（作者簡介：田佳欣，山東省濰坊第一中學，高中學歷。）