数据库在生物信息学中的作用及前景

摘要：随着现代计算机技术发展速度的不断加快，与生物信息学的融合也在逐渐地加深，所以其在生物信息学数据库中得到了良好的应用，建立和完善数据庫能够促进生物信息学的发展。本文主要阐述了生物信息学数据库的概念，分析了数据库在生物信息学中的作用及其分类和特点，展望其发展前景，以期数据库能够在生物信息学中得到更加广泛的应用。

关键词：数据库 生物信息学 作用 前景

自二十世纪八十年代末人类基因组计划启动，由数学、化学、计算机科学以及信息科学等多种学科综合而成的生物信息学获得了迅猛的发展，众多著名的科学家将生物信息学当做二十一世纪自然科学的重要研究领域[1]。生物信息学指的是在生物学实验数据快速增长和计算机网络迅速发展的影响下所产生的生物学数据，再通过数据提取新知识的一门学科，它主要是对生物系统中的调控规律、信息流的相互作用以及信息现象进行研究，是一门实际应用与理论并重的学科。

一、生物信息学数据库的概述

近几年来，各种生物学的实验数据不断增多，生物学数据库逐渐增加，这些数据库对生物学实验数据的处理和收集有各自的标准，可以提供相关的数据处理和查询等服务[2]。生物学数据库几乎涉及到了生命科学的各个领域，世界上有关DNA的数据库主要包括EMBL的EBI，NCBI的GenBank，以及DDBJ等；有关蛋白质的数据库主要包括PIR、MIPS、PRINIS以及PROSITE等；有关于蛋白质结构分类的数据库包括FSSP、CATH以及SCOP等。这些数据库仅仅是简单地对原始生物学实验数据进行归类和整理，是基本数据库。随着生物数据库的数量和种类不断地增多，也变得越来越复杂，这也使数据库面临着更大的挑战。因此多种基本数据库融合而成的二次数据库应运而生了，使人们在查询数据库时变得更加便利。

二、生物信息学数据库的分类及特点

一级数据库。一级数据库在生物信息学数据库中主要包含生物大分子的三维空间结构数据库、基因组数据库以及蛋白质和核酸一级结构序列数据库等，一般被称作为基本数据库。数据信息量较大是一级数据库的优势，其中存储了大量的信息，而且数据量每天都在不断地增加，数据中的信息也能够及时更新。一级数据库的用户人数多，应用范畴也极为广泛，所以，建立数据库只有具备大容量、高性能的磁盘以及专门的计算机，才能够对数据进行管理。

二级数据库。二级数据库也叫专业数据库，以文献资料和一级数据库为基础[3]。相比于一级数据库，二级数据库的数据信息容量较小，对数据信息进行更新的速度较慢。管理二级数据库不需要大型商业软件的运作，而是直接运用基本的浏览器便可以。

三、数据库在生物信息学中的作用

蛋白质结构的预测与比对。蛋白质的功能和结构的关系是非常紧密的，蛋白质的生物学功能取决于蛋白质的分子结构。所以，对蛋白质的结构进行分析时，对其功能和结构之间的关系进行研究是主要的内容之一，其意义极为重大。如果两个蛋白质之间的结构相似，那么其功能也应相似。

分子进化和比较基因组学。在对生物进化进行研究时，应用生物信息学方法能够在很大程度上补充传统的方法，它所起到的作用也越来越重要。通过对各个物种中同样基因序列之间的差异对生物进化进行研究，以氨基酸序列或DNA序列为基础，构建分子水平上的进化树，通过蛋白质的结构对分子的进化进行研究。各种基因组测序陆续展开，基因组数据库的种类将会越来越多。比较基因组学这门学科应运而生，它以基因组测序和图谱为基础，通过比较已知的基因组和基因结构，分析物种进化、表达机理以及基因。当前在生物科学中比较基因组学已经成为了人们主要关注的领域之一。

四、数据库在生物信息学中的发展前景

在未来，生物信息学的发展在数据库的影响下，将在工作流管理、生物学、医疗成像以及药物设计等方面产生一定的影响，且在一定程度上能够催生新的产业革命。除此之外，基于生物信息学的资源共享将大大地促进人类社会和自然科学的发展。生物学数据不断地增多，人们能够逐渐发现各种新的生物学规律。通过网络能够下载或检索生物信息学的资源，其效益高、见效快，优势明显。所以，我国应对生物信息学数据库的信息资源进行充分地利用，重视其在生命科学等多个领域中的研究，增强在生物信息学领域的实力。

五、结语

总而言之，伴随科学技术的不断进步与社会经济的迅速发展，生物信息学数据库在社会的各个领域都得到了广泛的应用。本文对生物信息学数据库的特点和分类进行了简要的概述，分析了数据库在生物信息学中的作用，并且展望了数据库在生物信息学中的发展方向。数据库对各种生物技术的研究起着极大的促进作用，有利于推动生物技术的进步与发展。

参考文献：

[1]张皓旻，杨波，郭斌，等.浅谈临床生物信息学在临床医学教育中的作用及初步实践[J].转化医学杂志，2018，（03）.

[2]文可佳.生物信息学实验教学中如何巧用数据库[J].中小学数字化教学，2018，（02）.

[3]刘银凤，张雷.生物信息学数据库在医学研究中的应用[J].中国病原生物学杂志，2014，（10）.

（作者简介：田佳欣，山东省潍坊第一中学，高中学历。）