生物信息学数据库
生物信息学数据库分类整理汇总
生物信息学数据库分类整理汇总生物信息学数据库是存储和管理生物学领域的大量数据的重要工具和资源，对于生物信息学研究、基因组学、蛋白质组学、转录组学等领域的研究具有重要的意义。
本文将对生物信息学数据库进行分类整理和汇总，方便生物信息学研究者更好地使用和了解这些数据库。
1.基因组数据库：- GenBank：美国国家生物技术信息中心（NCBI）维护的基因序列数据库，包含已知基因的核酸序列。
- Ensembl：英国恩格斯尔基因组项目维护的一个综合性基因组数据库，包含多种物种的基因组数据。
- UCSC Genome Browser：加利福尼亚大学圣克鲁兹分校开发的一个基因组浏览器，提供多种物种的基因组序列和注释信息。
2.蛋白质数据库：- UniProt：一个综合性的蛋白质数据库，集成了多个蛋白质序列和注释信息资源。
- Protein Data Bank (PDB)：存储大量已解析的蛋白质结构数据的数据库，提供原子级别的结构信息。
- Protein Information Resource (PIR)：收集和整理蛋白质序列、结构和功能信息的数据库。
3.转录组数据库：- NCBI Gene Expression Omnibus (GEO)：存储和共享大量的高通量基因表达数据的数据库。
- ArrayExpress：欧洲生物信息学研究所（EBI）开发的一个基因表达数据库，包含多种生物组织和疾病的表达数据。
4.疾病数据库：- Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM)：记录人类遗传疾病和相关基因的数据库。
- Orphanet：收集和整理罕见疾病和相关基因的数据库。
5.代谢组数据库：- Human Metabolome Database (HMDB)：一个综合性的人类代谢物数据库，包括代谢产物的结构和功能信息。
- Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)：包含多种生物体代谢途径的数据库。
生物信息学中的数据库和计算工具
生物信息学中的数据库和计算工具生物信息学是一门综合性学科，应用范围十分广泛。
生物信息学研究的是生物体内的遗传信息的获取、存储、分析和应用。
它结合了生物学、信息学、计算机科学、数学等多个学科，旨在解决生物大数据的存储、分析和挖掘问题。
本文将介绍生物信息学中的数据库和计算工具，以及它们在生物信息学中的应用。
一、生物信息学中的数据库生物信息学中的数据库是受到生物学家和计算机科学家制作和维护的存储和组织生物数据的资源。
这些数据库包括基因组、蛋白质、代谢、信号转导、基因表达谱等生物信息学数据库。
生物信息学中的数据库已经成为研究生物学的常规工具，研究人员可以通过分析数据库中的信息来更好地理解生物学现象。
1. 基因组数据库基因组数据库是生物信息学中最重要的数据库之一。
它存储了各种物种的基因组信息。
基因组数据库的应用包括基因预测、基因注释、基因功能鉴定、基因组进化分析等。
最知名的基因组数据库包括 GenBank、EMBL、Ensembl 等。
其中 GenBank 是最大的公共基因组数据库之一，它由美国国家生物技术信息中心（NCBI）维护。
2. 蛋白质数据库蛋白质数据库是存储蛋白质结构和序列信息的数据库。
其中，PDB是最著名的蛋白质数据库之一，它提供了大量的蛋白质三维结构的信息。
此外，UniProt 是另一重要的蛋白质数据库，它整合了多个独立的蛋白质数据库，提供了关于蛋白质序列、结构和功能的详细信息。
3. 引用数据库引用数据库存储了生物学家在论文、会议和其他出版物中发表的研究结果。
它们经常被生物信息学家用于构建生物信息学算法的基础，并分析特定领域的研究趋势。
PubMed 和 Web of Science 是引文数据库的代表性例子。
二、生物信息学中的计算工具随着数据量的增加和分析复杂度的提高，生物信息学中出现了大量的计算工具用于帮助生物科学家完成各种分析任务。
这些工具包括序列比对、序列拼接、批量序列处理、统计分析、数据可视化、机器学习等。
生物信息学总结
一、生物学数据库总共三大数据库GenBank (隶属于NCBI) , DDBJ(日本) , EBI(欧洲)。
1. NCBIPubMed：美国国家医学图书馆提供的搜索服务，主要用于搜索paper。
Entrez ：将科学文献、DNA和蛋白质序列数据库、蛋白质三维结构数据、种群研究以及全基因组组装数据整合成的一个系统，其实就是个工具，平常你点的search，是个查询、提取、显示系统。
Blast ：基础局部比对搜索工具，主要用于搜索相似DNA或蛋白质序列。
OMIM ：在线人类孟德尔遗传性状数据库，主要用于搜索人类基因和遗传异常序列。
BooksTaxonomy：生物类别的分类浏览器（古细菌、细菌、真核生物、病毒）Structure：分子模型数据库（MMDB,PDB）GenBank：数据量极大DbEST：表达序列标签数据库，GenBank的子库。
Unigene：为每一个gene创造一个条目，一个具体的基因可能对应于许多EST，但是只对应一个Unigene。
提供作为EST记录来源的cDNA库的组织区域分布列表，并且给出了对应于基因的EST列表，允许使用者对它们进行深入研究。
RefSeq：GenBank数据量太大，是冗余的，对应于某个基因的索引号可能有很多，但是其RefSeq仅有一个。
2. EBIEMBL:储存DNA、RNA序列的数据库，对DDBJ,GENBANK是互补的。
SWISS-PROT：现存的最好的标有注释的蛋白数据库TrEMBL：翻译后的EMBLMSD：蛋白质结构数据库Ensembl：基因组数据浏览器ArrayExpress：基因表达数据库3.其他生物学数据库PIR：蛋白信息数据库UniProt：将Swiss-Prot、PIR、TrEMBL三者合一ExPASy ：专家蛋白分析系统PDB：蛋白三维结构，存储格式为pdb，用RasMol软件看二、数据库检索数据库检索是指对数据库中的注释信息进行关键词匹配查找1、Entrez使用方法登录NCBI，在Search处选择数据库，输入检索词之后回车检索格式genepept、fasta序列的fasta格式：1. 每条记录的第一行以大于号（>）开始2. 大于号后是序列的描述信息3. 从第2行开始为序列本身。
生物信息学中常用的数据类型和数据库类型
生物信息学中常用的数据类型和数据库类型
在生物信息学中，常用的数据类型包括：
1. 基因组序列数据：包括DNA和RNA序列的原始数据，如FASTA格式或FASTQ格式。
2. 转录组数据：包括基因表达谱、剪接变异等，如RNA-seq数据。
3. 蛋白质序列数据：包括蛋白质的氨基酸序列，如UniProt数据库。
4. 基因组结构数据：包括基因位置、外显子、内含子等信息。
5. 遗传变异数据：包括SNP、INDEL、CNV等遗传变异信息。
6. 蛋白质结构数据：包括蛋白质的三维空间结构，如PDB数据库。
在生物信息学中，常用的数据库类型包括：
1. 基因组数据库：如NCBI GenBank、ENSEMBL等，存储基因组序列和注释信息。
2. 转录组数据库：如NCBI SRA、ENA等，存储RNA-seq和其他转录组数据。
3. 蛋白质数据库：如UniProt、Swiss-Prot等，存储蛋白质序列和注释信息。
4. 遗传变异数据库：如dbSNP、ClinVar等，存储遗传变异信息。
5. 蛋白质结构数据库：如PDB、CATH等，存储蛋白质的三维结构信息。
6. 功能注释数据库：如GO数据库、KEGG数据库等，存储基因和蛋白质的功能注释信息。
7. 互作数据库：如STRING数据库、BioGRID数据库等，存储基因和蛋白质之
间的相互作用信息。
生物信息学数据库概览及应用
生物信息学作为一门交叉学科，在现代生物学研究中扮演着越来越重要的角 色。随着高通量测序技术的发展和大数据时代的到来，生物信息学数据库已 成为存储、管理和分析海量生物学数据的关键工具。本概览将带您深入了解 常用的生物信息学数据库，探讨它们在基因组学、转录组学、蛋白质组学等 领域的应用，以及如何有效利用这些资源来推动生物医学研究信息学数据分析中扮演更重要的角 色。这些技术可以帮助研究者从复 杂的生物学数据中发现新的模式和 规律，提高数据解释的准确性和效 率。
未来的数据库将更注重多组学数据 的整合和分析。通过结合基因组、 转录组、蛋白质组等多层次数据， 研究者可以获得更全面的生物系统 认知，推动系统生物学和精准医疗 的发展。
UCSC Genome Browser：基因组数据可视化利器
基因组浏览器
UCSC Genome Browser是一个强大的 基因组数据可视化工具，允许用户在线 浏览和分析多个物种的基因组序列。它 提供了直观的图形界面，可以显示基因 结构、保守区域、表达数据等多层次信 息。研究者可以自定义显示的数据轨道 ，实现个性化的基因组分析。
随着个人化医疗的发展，生物信息 学数据库将面临更严格的数据安全 和隐私保护要求。未来的数据库设 计将更加注重数据加密、访问控制 和匿名化技术，以平衡数据共享和 隐私保护的需求。
GEO：基因表达数据的宝藏
数据提交
研究者可以通过GEO（Gene Expression Omnibus）提交高通量基因表达数据，包括 芯片数据和测序数据。GEO提供了标准化的提交流程和元数据模板，确保数据的质量 和一致性。
数据存储和组织
GEO采用层次化的数据组织结构，包括Series（实验系列）、Samples（样本）和 Platforms（平台）。这种结构使得用户可以方便地浏览和检索相关实验数据，同时也 便于数据的管理和更新。
06第六章 常用生物信息学数据库简介
英国辛克斯顿
ID U00096 standard; circular genomic DNA; CON; 4639221 BP. AC U00096; SV U00096.1 DT 24-JUL-2003 (Rel. 76, Last updated, Version 3) DE Escherichia coli K-12 MG1655 complete genome. KW . OS Escherichia coli K12 OC Bacteria; Proteobacteria; Gammaproteobacteria; Enterobacteriales; OC Enterobacteriaceae; Escherichia; Escherichia coli. RN [1] RP 1-4639221 RX MEDLINE; 97426617. RX PUBMED; 9278503. RA Blattner F.R., Plunkett G. III, Bloch C.A., Perna N.T., Burland V.,… RT "The complete genome sequence of Escherichia coli K-12"; RL Science 277(5331):1453-1474(1997). DR GOA; O32528. DR REMTREMBL; AAC74436; AAC74436. DR SPTREMBL; O32530; O32530. DR SWISS-PROT; O32528; YPDI_ECOLI. …
EMBL数据库简介
EMBL是最早的DNA序列 数据库，于1982年建立。
EMBL的数据来源主要有两条途径: 一是由序列发现者直接提交。几乎所有的国际权 威生物学刊物都要求作者在文章发表之前将所测定的 序列提交给EMBL、GenBank或DDBJ，得到数据库管 理系统所签发的登录注册号。 二是从生物医学期刊上收录已经发表的序列资料。
生物信息学数据库
数据库管理技术发展的比较
人工管理阶段 时间 环境 外存 软件 计算机应用 数据的管理者 数据的针对者 20世纪50年代 汇编语言 科学计算 用户（程序员） 文件系统阶段 20世纪60年代 operating system 进入企业管理 文件系统 数据库系统阶段 20世纪70年代 大容量磁盘 DBMS 企业管理 DBMS 面向现实世界
• 数据库 即存储在磁带、磁盘、光盘或其他外存介质 上、按一定结构组织在一起的相关数据的集合。 • 数据库管理系统（DBMS）它是一组能完成描述、管理 、维护数据库的程序系统。它按照一种公用的和可控 制的方法完成插入新数据、修改和检索原有数据的操 作。 • 人员：
–最终用户 –数据库设计者 –系统分析员和应用程序员 –数据库管理员（DBA）
纸带、卡片、磁盘 磁盘
面向某一应用程序 面向某一应用
数据的共享程度 无共享 数据的独立性 无独立性
共享性差、冗余度高 共享性高、冗余 度低 独立性差， 有设备独立性 记录内有结构 整体结构性差 有高度的物理独 立性，有一定的 逻辑独立性 整体结构化，用 数据模型描述
数据的结构化
无结构
数据库系统组成
•
• •
DEFINITION
– – –
ACCESSION VERSION
•
• • •
GI
– – – –
Organism AUTHORS source
•
Taxon
–
•
• •
CDS
– – –
protein_id gene
• ACCESSION • Records from the RefSeq database of reference sequences have a different accession number format that begins with two letters followed by an underscore bar and six or more digits, for example:
生物信息学与生物数据库
生物信息学与生物数据库生物信息学在现代生物科学研究中扮演着至关重要的角色。
随着技术的进步和数据的爆发性增长，生物数据库成为了整合、存储和检索海量生物信息的重要工具。
本文将介绍生物信息学的基本概念、生物数据库的种类和应用，以及未来生物信息学的发展趋势。
一、生物信息学的基本概念生物信息学是一门跨学科的科学，结合了生物学、计算机科学和统计学的理论与方法，旨在研究生物学中的大规模数据和复杂信息。
生物信息学的主要任务包括序列分析、结构预测、功能注释、系统生物学等。
通过分析和挖掘生物大数据，生物信息学可以帮助我们深入理解生物系统的组成、功能和演化。
二、生物数据库的种类和应用1. 基因组数据库基因组数据库存储了许多物种的基因组序列信息，例如人类基因组数据库、小鼠基因组数据库和植物基因组数据库等。
这些数据库不仅包含了基因序列，还提供了丰富的注释信息，如基因功能、结构特征和遗传变异等。
基因组数据库的应用范围广泛，从基础研究到医学诊断都发挥着重要作用。
2. 蛋白质数据库蛋白质数据库收集了各种物种的蛋白质序列和结构信息，如Uniprot和PDB等。
蛋白质数据库不仅提供了蛋白质序列和结构的详细描述，还包括相关的功能注释、亚细胞定位和相互作用等信息。
蛋白质数据库的应用非常广泛，包括药物设计、蛋白质功能预测和疾病研究等领域。
3. 代谢组数据库代谢组数据库存储了生物体内代谢产物的信息，如HMDB和KEGG等。
代谢组数据库提供了广泛的代谢产物和代谢通路的注释信息，可以帮助研究人员理解代谢网络的结构和功能。
代谢组数据库在代谢研究、药物开发和植物生物学等领域有重要的应用价值。
4. 基因调控数据库基因调控数据库存储了基因的调控关系和表达数据，如Gene Expression Omnibus和ENCODE等。
基因调控数据库提供了基因表达的时间、空间和条件特异性信息，可以帮助研究人员理解基因调控的机制和模式。
基因调控数据库在基因表达调控和疾病研究中起着关键作用。
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BLAST：碱基局部对准检索工具
Basic Locul Alignment Search Tool
可进行核苷酸序列、蛋白质序列方面的 同源性分析，能在8秒内在整个DNA数据库 中进行序列比较。
diabetes
顺序号中第1位数字表示所涉及 基因的遗传类型： 1：常染色体显性（1994.5.15前创建） 2：常染色体隐性（1994.5.15前创建） 3：X连锁基因座或表现型 4：Y连锁基因座或表现型 5：线粒体基因座或表现型 6：常染色体基因座或表现型 （1994.5.15后创建的条目）
比较结果页面
彩色积 分图
序 列 相 似 存贮号 描 述
描述
积分
检索 范围
E值 统计
链接
相似率为100%
序列对准 描述
三、基因组数据库
1、Genome：可获得800多种生物体的基 因组数据，部分已完成测序。
2、人类基因组资源： human genome resources
整合了多种相关的分子生物学数据库和 公共分析软件，为科研人员提供了自动化 的实验数据获得、加工和整理途径，为基 因区域的预测和基因功能预测提供了一系 列便捷的方法。
序列数据库 结构数据库 生物信息学数据库的种类 图谱数据库 突变数据库 文献数据库
专业杂志 生物信息学数据库的查找方法 专门数据库目录的网站
著名的生物信息学中心
参见教材p227--p242
NCBI数据库组织
一、NCBI中的生物信息数据库
1）、PubMed： 生物医学文献数据库 2）、Nucleotide：核酸序列数据库 3）、Protein sequence database：
使用帮 助等
本库工具
Cn3d 阅读器
其他资源
Install 安装方法一
Windows 安装方法二
Tutorial 学习指南
下半页
Download Cn3d 方法三
点击下载、 安装
检索方法
1、关键词检索 直接输入检索的蛋白质名称，然后GO
2、登记号检索 前提是已经知道PDB或MMDB的登记号
Taxonomy 入口一
Taxonomy 入库二
使用帮助
本库工具
其他资源
检索方法
1、分类浏览 Taxonomy browser
最高级类目名称
Browser 浏览
检索区
古生物 细菌
真核生物
分
类病毒 类
病毒
其他
未分类物种
常用分子生 物研究
系统默认 3级分类级别
点击进入
存储序号 类别
基因码
步骤： 先检索出cDNA核苷酸序列 用FASTA格式显示 将FASTA格式全选后粘贴于BLAST检索框中 选择分析用的数据库 点击BLAST进行比较
序列存贮号
描述说明
序 列
检索框：用来粘贴FASTA格式
可限定对比起 始位置，长度
人类基因库
老鼠基因库
其他数据库
粘贴FASTA格式
同义词 类别
显示该物种 在这些数据 库中的文献
量
在Taxonomy数据库中的文献 作者链接，点击进入pubmedFra bibliotek检索方法
2、关键词查询
输入生物体名称或生物门 类，如
hepatitis b virus 或 proifera
完整名称 通配符 模糊检索 口语中的名称 分类序号
检索方法
3、直接用生物体名称列表查询
题名 顺序号
原文 参考文献
等位基因的变化
临床症状
基因图异常
投稿者
此页为早期页面，但较好地 解释了各种前缀的含义等
顺序号前 缀的含义
结果记录 只包含 条目创建时间 条目最后修正时间
基因图位置
结果原文
五、Taxonomy---分类学
即生物学门类数据库，可以按生 物学门类进行检索或浏览其核苷酸序 列、蛋白质序列、结构等。
本库 利用
本库 工具
其它资 源
结果分类
牛冠状病毒 全基因组
按数量多 少列出的 生物类别
序列存储号
不同库的显示格式
存储号、定义、入口、 版本、来源等详细描述
FASTA格 式显示 全序列
Graphics格式
Display Setting 显示格式
Send to保存格式
二、序列相似性搜索工具
是用来查找序列之间的同源序列的工具，可 以明确序列之间相似性的大小。
检索框空白
入口1 入口2
使用帮助 本库工具
常用资源
其他资源
注释和分析
扩展资源
四、OMIM孟德尔人类遗传学数据库
OMIM：Online Mendelian Inheritance in Man
此库是关于人类基因和遗传性疾病的数据库， 适合关注遗传疾病的医生和科研人员
检索框空白，不填入任何内容
入口
最近检索结果
帮助
检索策略保存
检索物种分类
不同项目的检索
在核苷酸数据库中检索核苷序列 在蛋白质数据库中检索蛋白质序列
用翻译的核苷酸序列在蛋白质数据库中检索 用蛋白质序列在翻译的核苷酸数据库中检索
用翻译过来的核苷在核苷翻译库中检索
用法学习
检索方法
例：对“人胰岛素cDNA序列”进行相似性 分析
点击下列名称，直接检索 具体生物体的树状结构
六、Structure
也称大分子三维数据库(MMDB)， 包含来自X线晶体学和三维结构的实验数 据。MMDB的数据从蛋白质数据库 PDB(Protein Data Bank)获得。对结构 的阐述较PDB详细，更多的是比较结构的 相似性及亲缘关系。
Structure
蛋白质序列数据库 4）、Senome： 大分子三维结构数据库 5）、Genome： 完整的基因组数据 6）、PopSet： 人口研究数据集 7）、OMIM： 人类孟德尔遗传数据库
8）、Taxonomy： Genbank中的物种分类学数据库
9）、Structure：分子结构数据库 10）、SNP：单核苷酸多肽性数据库 11）、Books： 在线生物医学图书
所 有
数 据 库
例： 在Nucleotide核酸数据库中检索牛冠状 病毒的序列信息。
牛冠状病毒 bovine coronavirus
Nucleotide
核苷酸数据库
bovine coronavirus
核苷酸数据库序列 来源于GenBank中的 RefSeq，TPA和 PDB。基因组，基因 和转录本序列数据为 生物医学研究和发现 的基础。