《生物信息学》课程教学资源（电子讲义）第二章生物信息学中的计算机技术

2.1本章简介本章介绍因特网(Internet)和万维网(《ntemctWorIdWidcWcbWWW,《,简称www),介绍世界各国生物信息中心和服务机构。因特网的诞生,国际生物信息中心的建立,大大推动了生物信息学革命。基于因特网的浏览器的出现,为生物信息资源的开发和应用提供了有效途径。本章将简单介绍浏览器和通过浏览器进行数据库查询的方法,并给出一些重要生物信息中心的网址。

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第二章生物信息学中的计算机技术 2.1本章简介本章介绍因特网( Internet)和万维网( World wide Web,简称wwW),介绍世界各国生物信息中心和服务机构。因特网的诞生,国际生物信息中心的建立,大大推动了生物信息学革命。基于因特网的浏览器的出现,为生物信息资源的开发和应用提供了有效途径。本章将简单介绍浏览器和通过浏览器进行数据库查询的方法,并给出一些重要生物信息中心的网 22什么是因特网网是一个全球性的计算机网络,连接着政府机构、科研院校以及公司企业。因特网通过通信协议传递信息,即传输控制协议网际协议( Transmission Control protocol/internet Protocol,简称TCPP)。这一协议使不同类型的计算机能以一个共同的方式进行数据交流。网络中的一台计算机称作一个节点,节点和节点之间通过传输数据包( packets)进行通信。与传统的电话、传真等通讯方式不同,数据包可能并不直接从一台计算机传到另一台计算机,而是通过路由器经若干节点到达最后的目标计算机。网络协议用来控制和协调数据的有效传输。数据包传输过程中,如果该通路上的某个节点出了故障,则可绕过该节点而通过别的路径传输。 23什么是IP地址如同每台电话机有一个电话号码一样,因特网上的每一台计算机都有一个“号码”,即 IP地址。IP地址是一个由四个字段组成的数字串,中间用小数点分隔。每个字段的数字值在0-255之间,如202.112.7.13就是一个IP地址。使用IP地址便于计算机之间的互相识别,但却不便记忆,也容易搞错。为此,TCPP 协议制定了域名( domain name)系统。域名系统由若干字段组成,每个字段通常由字母和数字组成(包括连字符“-”和下划线“”)。其顺序依次是:计算机名、计算机所处位置域名或子域名。例如,上述PP地址202.11279的域名为:www.cbipku.edu.cn。其含义为, 北京大学生物生物信息中心( Centre of Bioinformatics, Peking University,PkU)的web服务器www.cbi,,连接在北京大学校园网pku,属“中国教育和科研计算机网络”"Chinaeducation and Research Network,简称 CERnet)一部分,域名为 edu.cn.。表2.1列举了一些因特网域名和子域名袅21A部分国家因特网域名一览表国家域名国家 Country 域名澳大利亚中国丹麦 Denmark dk芬兰 Finland 法国 france 德国希腊 gr匈牙利 Hungary 爱尔兰 Ireland 以色列 Israel 意大利日本 Jp 荷兰 Netherlands nl新西兰 New zealand 波兰 Poland pl葡萄牙 pt 南非 South africa za西班牙瑞典 Sweden 瑞士 Switzerland 英国 United Kingdom 美国 USA

第二章生物信息学中的计算机技术 2. 1 本章简介本章介绍因特网（Internet）和万维网（World Wide Web，简称 WWW），介绍世界各国生物信息中心和服务机构。因特网的诞生，国际生物信息中心的建立，大大推动了生物信息学革命。基于因特网的浏览器的出现，为生物信息资源的开发和应用提供了有效途径。本章将简单介绍浏览器和通过浏览器进行数据库查询的方法，并给出一些重要生物信息中心的网址。 2.2 什么是因特网因特网是一个全球性的计算机网络，连接着政府机构、科研院校以及公司企业。因特网通过通信协议传递信息，即传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，简称 TCP/IP）。这一协议使不同类型的计算机能以一个共同的方式进行数据交流。网络中的一台计算机称作一个节点，节点和节点之间通过传输数据包（packets）进行通信。与传统的电话、传真等通讯方式不同，数据包可能并不直接从一台计算机传到另一台计算机，而是通过路由器经若干节点到达最后的目标计算机。网络协议用来控制和协调数据的有效传输。数据包传输过程中，如果该通路上的某个节点出了故障，则可绕过该节点而通过别的路径传输。 2.3 什么是 IP 地址如同每台电话机有一个电话号码一样，因特网上的每一台计算机都有一个“号码”，即 IP 地址。IP 地址是一个由四个字段组成的数字串，中间用小数点分隔。每个字段的数字值在 0~255 之间，如 202.112.7.13 就是一个 IP 地址。使用 IP 地址便于计算机之间的互相识别，但却不便记忆，也容易搞错。为此，TCP/IP 协议制定了域名（domain name）系统。域名系统由若干字段组成，每个字段通常由字母和数字组成（包括连字符“-”和下划线“_”）。其顺序依次是：计算机名、计算机所处位置、域名或子域名。例如，上述 IP 地址 202.112.7.9 的域名为：www.cbi.pku.edu.cn。其含义为，北京大学生物生物信息中心（Centre of Bioinformatics, Peking University，PKU）的 Web 服务器www.cbi，连接在北京大学校园网pku，属“中国教育和科研计算机网络”（China Education and Research Network，简称 CERnet）一部分，域名为 edu.cn。表 2.1 列举了一些因特网域名和子域名。表 2.1A 部分国家因特网域名一览表国家 Country 域名国家 Country 域名澳大利亚 Australia au 中国 China cn 丹麦 Denmark dk 芬兰 Finland fi 法国 France fr 德国 Germany de 希腊 Greece gr 匈牙利 Hungary hu 爱尔兰 Ireland ie 以色列 Israel il 意大利 Italy it 日本 Japan jp 荷兰 Netherlands nl 新西兰 New Zealand nz 波兰 Poland pl 葡萄牙 Portugal pt 南非 South Africa za 西班牙 Spain es 瑞典 Sweden se 瑞士 Switzerland ch 英国 United Kingdom uk 美国 USA us

教表2B重要因阴域名 Organisation 域名学校 Educational 公司企业 Commercial com 政府机构 Governmental 军事机构 Military 学术机构 Academic 公司企业C 其它组织 Other organisation General 24因特网上的实用工具因特网提供的通讯工具包括电子邮件(cma)、新闻组( news group)、文件传输(fle transmission)和远程登录( telnet)等。电子邮件是因特网上最常用的工具之一,主要用于个人与人之间的信息交流。新闻组则是对某一问题感兴趣的一组网络用户之间的集体讨论可以在一个新闻组中发表各自己的意见。通过文件传输协议( File Transmission protocol简称FTP)可以在两台计算机之间传输文件,通过 Telnet协议可以登录到远程计算机上大多数因特网允许进行实时通讯,如UNX系统的“tak”程序、VMS系统的“ phone 程序,均可用作网络交谈工具。用户通过在屏幕上键入字符进行“交谈”。网络交谈的进步发展便是网上会议,即若干用户将各自交谈内容键入到屏幕上某个窗口中,实现虚拟网络会议。 Webboard、 BioMoo和 Multiuser dungeon就是这类网络交谈程序。网络交谈也称网络“沙龙”,就象咖啡屋一样,一边喝咖啡一边进行学术讨论。不过,由于网络技术尚未十分成熟,同时受到传输速度的限制,实际使用时还不很方便,还不象咖啡屋那样自在。 25什么是万维网万维网即 World wide web,简称为Web、WWW或W3,由欧洲核子物理研究所(CERN) 提出并开发,最早用于分布于全球的高能物理研究机构之间的信息共享,其宗旨在于快速高效地找到处于世界各地计算机系统上的数据和应用程序。万维网的迅速发展,对生物信息领域具有深远的影响。今天,万维网已成为因特网上最先进的信息交流工具。它是一个基于超媒体的信息系统,其发展之迅速,功能之强大,已经成了因特网的同义词。在万维网W3 协会主页上,它被描述为“信息网络的世界,人类知识的源泉”。尽管这种说法有点夸张但万维网的出现,的确开辟了全球信息共享的新纪元 26网络浏览器网络浏览器( network browser)的出现,使因特网的巨大潜力得以有效发挥,使信息获取变得十分方便。浏览器在客户端( client)与服务器( server)之间进行通信时,使用了套标准的协议。浏览器与服务器之间进行通信的第一个页面称为主页( home page)。默认的主页由特定的浏览器设定,通常指向该浏览器开发商的网址。用户可以改变默认主页,指向更有用的、经常访问的站点,或指向用户自己的主页。浏览器为用户提供了一个易于使用的界面,并把文档检索、文件访问、数据库搜索等操作集成在一起。下面,我们简单介绍最常用的浏览器。 2.6.1 Lynx Lynx是由堪萨斯州立大学学术计算服务机构开发的,作为构建校园信息系统的一部分。 Lynx运行于UNⅨ或ⅤMS操作系统。它基于纯文本界面,可使用字符型终端,如普通的 VT100终端,或相应的仿真终端。它在因特网早期使用较为广泛。虽然文本模式浏览器的界面不象图形方式浏览器那样漂亮,但在网络传输速度较低时,Lynx比图形浏览器更加有 2.6.2 Mosaic Mosaic由伊利诺斯大学国家超级计算中心于1993年开发,是一个基于窗口系统的超媒

表 2.1B 重要因特网域名机构 Organisation 域名学校 Educational edu 公司企业 Commercial com 政府机构 Governmental gov 军事机构 Military mil 学术机构 Academic ac 公司企业 Company co 其它组织 Other organisation org General gen 2.4 因特网上的实用工具因特网提供的通讯工具包括电子邮件（email）、新闻组（news group）、文件传输（file transmission）和远程登录（telnet）等。电子邮件是因特网上最常用的工具之一，主要用于个人与人之间的信息交流。新闻组则是对某一问题感兴趣的一组网络用户之间的集体讨论，可以在一个新闻组中发表各自己的意见。通过文件传输协议（File Transmission Protocol 简称 FTP）可以在两台计算机之间传输文件，通过 Telnet 协议可以登录到远程计算机上。大多数因特网允许进行实时通讯，如 UNIX 系统的“talk”程序、VMS 系统的“phone” 程序，均可用作网络交谈工具。用户通过在屏幕上键入字符进行“交谈”。网络交谈的进一步发展便是网上会议，即若干用户将各自交谈内容键入到屏幕上某个窗口中，实现虚拟网络会议。WebBoard、BioMoo 和 MultiUser Dungeon 就是这类网络交谈程序。网络交谈也称网络“沙龙”，就象咖啡屋一样，一边喝咖啡一边进行学术讨论。不过，由于网络技术尚未十分成熟，同时受到传输速度的限制，实际使用时还不很方便，还不象咖啡屋那样自在。 2.5 什么是万维网万维网即 World Wide Web，简称为 Web、WWW 或 W3，由欧洲核子物理研究所（CERN）提出并开发，最早用于分布于全球的高能物理研究机构之间的信息共享，其宗旨在于快速、高效地找到处于世界各地计算机系统上的数据和应用程序。万维网的迅速发展，对生物信息领域具有深远的影响。今天，万维网已成为因特网上最先进的信息交流工具。它是一个基于超媒体的信息系统，其发展之迅速，功能之强大，已经成了因特网的同义词。在万维网 W3 协会主页上，它被描述为“信息网络的世界，人类知识的源泉”。尽管这种说法有点夸张，但万维网的出现，的确开辟了全球信息共享的新纪元。 2.6 网络浏览器网络浏览器（network browser）的出现，使因特网的巨大潜力得以有效发挥，使信息获取变得十分方便。浏览器在客户端（client）与服务器（server）之间进行通信时，使用了一套标准的协议。浏览器与服务器之间进行通信的第一个页面称为主页（home page）。默认的主页由特定的浏览器设定，通常指向该浏览器开发商的网址。用户可以改变默认主页，指向更有用的、经常访问的站点，或指向用户自己的主页。浏览器为用户提供了一个易于使用的界面，并把文档检索、文件访问、数据库搜索等操作集成在一起。下面，我们简单介绍最常用的浏览器。 2.6.1 Lynx Lynx 是由堪萨斯州立大学学术计算服务机构开发的，作为构建校园信息系统的一部分。 Lynx 运行于 UNIX 或 VMS 操作系统。它基于纯文本界面，可使用字符型终端，如普通的 VT100 终端，或相应的仿真终端。它在因特网早期使用较为广泛。虽然文本模式浏览器的界面不象图形方式浏览器那样漂亮，但在网络传输速度较低时，Lynx 比图形浏览器更加有效。 2.6.2 Mosaic Mosaic 由伊利诺斯大学国家超级计算中心于 1993 年开发，是一个基于窗口系统的超媒

体浏览器,可用于UNIX系统的 X-Windows、苹果公司的 MacIntosh和微软公司的 Window 它具有单一的、友好的用户界面,为因特网上不同的协议、数据格式和信息资源提供服务。由于以上特点, Mosaic出现不久,就迅速在因特网上流行,并风靡一时。很快,万维网界面工具的开发以惊人的速度增长,新的浏览器很快诞生。 Mosaic的垄断地位只维持了很短段时期 2.6.3 Netscape navigator Netscape Navigator即网络导航器,于194年由加利福尼亚州的Ne Communications公司开发。作为 Mosaic的替代品, Netscape Navigator几乎是一夜之间便获得成功,成为最为流行的浏览器。据估计,因特网上80%的用户使用 Netscape Navigator浏览网页。该浏览器集成了电子邮件、新闻组、音频和视频等许多功能,并能以动态、交互方式创建页面。 Internet Explorer即网络探索器,于1995年由微软公司开发。它以 Mosaic为基础,适用于PC机。它具有其它浏览器的各种功能,包括支持多窗口系统、支持Java和 Active等。最初是专为 windows95/NT平台开发的,新版本已能在SUN公司的UNX系统上运行 27HTTP、HTML和URL 浏览器所显示的文档采用超文本( HyperText)和超媒体( Hyper Media)技术,使得 Web浏览和发布极其容易。超文本文档包含内置链接,也称为超链接( Hyper Link)。它以特殊颜色或背底显示,或以下划线标记。用鼠标点击超链接,则可调用一个新文档。该文档即web服务器所使用的通信协议称为超文本传输协议( Hyper Text Transmission Protocol, 简称HTTP)。超文本文档是用超文本标记语言( HyperText Markup Language,简称HIML)编写的。超文本标记语言用标记符号对文本进行修饰。例如,用修饰粗体,用 FONT>修饰字体的大小和颜色,用插入水平线,用引入图片等。大部分标记符号成对出现,终止符以斜杠“/”结束,例如。HIML语言简单易学。最有效的方法是查看某个web页面的“ Page source”,搞清各种标记符号的特定效果。HIML文档以hm或htm作为文件扩展名,如 index html图22列出了典型HTML页面的部分代码。 PREFACE Preface Welcome to our Bioinformatics Web practical This is an interactive exercise that aims to provide a taste of bioinformatics resources around the world. We hope to give a flavour of sequence analysis, by introducing a range of widely-used analysis tools and databases P> In this tutorial, brief instructions are given in the headers: their highlighted phrases control the contents of the left- and right- hand frames. Frame contents may be refreshed at any time using the left-hand menu

体浏览器，可用于 UNIX 系统的 X-Windows、苹果公司的 MacIntosh 和微软公司的 Windows。它具有单一的、友好的用户界面，为因特网上不同的协议、数据格式和信息资源提供服务。由于以上特点，Mosaic 出现不久，就迅速在因特网上流行，并风靡一时。很快，万维网界面工具的开发以惊人的速度增长，新的浏览器很快诞生。Mosaic 的垄断地位只维持了很短一段时期。 2.6.3 Netscape Navigator Netscape Navigator 即网络导航器，于 1994 年由加利福尼亚州的 Netscape Communications 公司开发。作为 Mosaic 的替代品，Netscape Navigator 几乎是一夜之间便获得成功，成为最为流行的浏览器。据估计，因特网上 80%的用户使用 Netscape Navigator 浏览网页。该浏览器集成了电子邮件、新闻组、音频和视频等许多功能，并能以动态、交互方式创建页面。 Internet Explorer 即网络探索器，于 1995 年由微软公司开发。它以 Mosaic 为基础，适用于 PC 机。它具有其它浏览器的各种功能，包括支持多窗口系统、支持 Java 和 ActiveX 等。最初是专为 windows95/NT 平台开发的，新版本已能在 SUN 公司的 UNIX 系统上运行。 2.7 HTTP、HTML 和 URL 浏览器所显示的文档采用超文本（HyperText）和超媒体（Hyper Media）技术，使得 Web 浏览和发布极其容易。超文本文档包含内置链接，也称为超链接（Hyper Link）。它以特殊颜色或背底显示，或以下划线标记。用鼠标点击超链接，则可调用一个新文档。该文档可以在同一台服务器上，也可以在另一台服务器上，不受地理位置限制。超链接之间的通信，即 Web 服务器所使用的通信协议称为超文本传输协议（Hyper Text Transmission Protocol，简称 HTTP）。超文本文档是用超文本标记语言（HyperText Markup Language，简称 HTML）编写的。超文本标记语言用标记符号对文本进行修饰。例如，用修饰粗体，用修饰字体的大小和颜色，用插入水平线，用引入图片等。大部分标记符号成对出现，终止符以斜杠“/”结束，例如。HTML 语言简单易学。最有效的方法是查看某个 Web 页面的“Page source”，搞清各种标记符号的特定效果。HTML 文档以.html 或.htm 作为文件扩展名，如 index.html。图 2.2 列出了典型 HTML 页面的部分代码。 PREFACE Preface Welcome to our Bioinformatics Web practical. This is an interactive exercise that aims to provide a taste of bioinformatics resources around the world. We hope to give a flavour of sequence analysis, by introducing a range of widely-used analysis tools and databases. In this tutorial, brief instructions are given in the headers; their highlighted phrases control the contents of the left- and right- hand frames. Frame contents may be refreshed at any time using the left-hand menu

Commentaries in the right -hand frames provide more detailed information than the header instructions please read these carefully. For further inf 图22HTML文档实例图22是一个 HTML文档,说明如何用标记语言进行文本居中、图像插入等操作。该 HTML文档就是生成Web页面的源代码。HTML文档通过唯一的地址来进行访问,该地址叫做统一资源定位符( Uniform Resource locators,简称URL)。URL包括几部分,依次是通信协议、Web服务器地址、文件存放的路径,或者一个文件名。例如 http://www.bioinfman.ac.uk/dbbrowser/bioactivity/nucleicfrm.html 该URL地址指定通信协议为HTP,Web服务器位于英国曼切斯特大学的生物信息学研究组,并给出了指向超文本文档 prefacefrm. html的路径 28欧洲分子生物学网络组织早在网络浏览器普及之前,世界各国的有识之士就意识到因特网在全球通讯和信息资源应用中的潜在作用。八十年代中期,生物数据库开始快速增长,其作用也日趋重要。用户对使用方便、更新及时的数据库需求不断增长。 988年,欧洲分子生物学网络组织( European Molecular Biology Network,简称 EMBnet) 成立,它把欧洲各国生物信息中心组织在一起,实现信息共享,为各国分子生物学实验室提供服务和进行培训。 EMBnet对于生物信息资源的利用和计算生物学的发展,起到了非常重要的作用。有了 EMBnet这样一个为本国及其周边地区服务的机构,各研究单位不必耗费大量的人力物力,建立各自的数据库和软件系统。截止1998年, EMBnet拥有34个节点(表22),其中26个是国家节点。这些国家节点由政府机构指定,其主要任务是为本国用户提供服务,包括数据库、软件等,如序列分析、蛋白质模建、基因作图等,同时提供用户支持和培训,以及进行生物信息的研究和开发。序列查询系统( Sequence Retrieval System,简称SRS)就是 EMBnet组织开发的。另外 EMBnet 还有八个专业节点,包括了那些与生物信息学相关的学术、企业或研究中心。他们对生物学数据库和相关软件的维护起了很大作用,这些节点中欧洲生物信息学研究所( European Molecular bioinformatics Institute,简称EBI)负责维护EMBL核酸数据库,国际遗传工程和生物技术中心( International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology,简称 ICGEB) 负责维护蛋白质结构域数据库 SBASE,等等表22欧洲和美国的生物信惠学中心 EMBnet国家节点名称国家网址阿根廷 http://sol.biol.unlp.edu.arl ANGIS 澳大利亚htp/www.angis.su.oz.au/ Vienna biocenter 奥地利 vwwate BEN 比利时htp/www.be.embnet.or CBI 中国 ttp//www.cbi

. Commentaries in the right-hand frames provide more detailed information than the header instructions - please read these carefully. For further info, use: 图 2.2 HTML 文档实例图 2.2 是一个 HTML 文档，说明如何用标记语言进行文本居中、图像插入等操作。该 HTML 文档就是生成 Web 页面的源代码。HTML 文档通过唯一的地址来进行访问，该地址叫做统一资源定位符（Uniform Resource Locators，简称 URL）。URL 包括几部分，依次是通信协议、Web 服务器地址、文件存放的路径，或者一个文件名。例如： http://www.bioinf.man.ac.uk/dbbrowser/bioactivity/nucleicfrm.html 该 URL 地址指定通信协议为 HTTP，Web 服务器位于英国曼切斯特大学的生物信息学研究组，并给出了指向超文本文档 prefacefrm.html 的路径。 2.8 欧洲分子生物学网络组织早在网络浏览器普及之前，世界各国的有识之士就意识到因特网在全球通讯和信息资源应用中的潜在作用。八十年代中期，生物数据库开始快速增长，其作用也日趋重要。用户对使用方便、更新及时的数据库需求不断增长。 1988 年，欧洲分子生物学网络组织（European Molecular Biology Network，简称 EMBnet）成立，它把欧洲各国生物信息中心组织在一起，实现信息共享，为各国分子生物学实验室提供服务和进行培训。EMBnet 对于生物信息资源的利用和计算生物学的发展，起到了非常重要的作用。有了 EMBnet 这样一个为本国及其周边地区服务的机构，各研究单位不必耗费大量的人力物力，建立各自的数据库和软件系统。截止 1998 年，EMBnet 拥有 34 个节点（表 2.2），其中 26 个是国家节点。这些国家节点由政府机构指定，其主要任务是为本国用户提供服务，包括数据库、软件等，如序列分析、蛋白质模建、基因作图等，同时提供用户支持和培训，以及进行生物信息的研究和开发。序列查询系统（Sequence Retrieval System，简称 SRS）就是 EMBnet 组织开发的。另外 EMBnet 还有八个专业节点，包括了那些与生物信息学相关的学术、企业或研究中心。他们对生物学数据库和相关软件的维护起了很大作用，这些节点中欧洲生物信息学研究所（European Molecular Bioinformatics Institute，简称 EBI）负责维护 EMBL 核酸数据库，国际遗传工程和生物技术中心（International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology，简称 ICGEB）负责维护蛋白质结构域数据库 SBASE，等等。表 2.2 欧洲和美国的生物信息学中心 EMBnet 国家节点名称国家网址 IBBM 阿根廷 http://sol.biol.unlp.edu.ar/ ANGIS 澳大利亚 http://www.angis.su.oz.au/ Vienna Biocenter 奥地利 http://www.at.embnet.org/ BEN 比利时 http://www.be.embnet.org/ CBI 中国 http://www.cbi.pku.edu.cn/

物信息学研究所三个研究机构就坐落在这一小镇上英国测序中心英国测序中心( Sanger Centre是一个基因组研究中心,成立于1992年,由 Wellcome Trust 和英国医学研究委员会( Medical Research Council)共同建立,旨在进行有关基因组的研究和探索。其主要任务是测定人类和若干模式生物的基因图谱和基因组序列。该中心计划投资 5千万英磅,于2002年前完成人类基因组30亿个碱基对中六分之一序列的测定。作为人类基因组计划的先驱,该中心与美国 St louis华盛顿大学基因组测序中心合作,已完成对模式生物线虫的测序,并正在对啤酒酵母以及肺炎球菌等人类病原体进行测序。英国人类基因组图谱资源中心英国医学委员会人类基因组图谱计划资源中心( UK MRC Human Genome Mapping Project Resource Centre,简称 HGMP-RC)是由英国医学研究委员会创建的。该中心主要为人类基因组和小鼠基因组计划提供实验材料和技术服务,也为英国生物学工作者提供联机计算、用户支持及培训等生物信息服务。具体说来,就是为生物医学研究机构提供数据和相关服务,并通过培训为基因组研究提供服务。HGMP原为 EMBNet专业节点。1999年,原英国 EMBnet国家级节点 SEQNET合并到HGMP。HGMP成为 EMBnet英国国家节点。欧洲分子生物信息学研究所欧洲分子生物信息学研究所( Emmert等,1994),是欧洲分子生物学实验室所属的一个机构,建于1994年。欧洲分子生物学实验室( European Molecular Biology Laboratory,简称 EMBL)是一个由欧盟资助的国际性研究机构,总部设在德国海得堡。欧洲分子生物信息学研究所的主要任务之一是开发和维护EMBL核酸序列数据库,并实现该数据库的及时更新。 EMBL数据库与美国的 Gen Bank、日本的DDBJ合作,为世界各国研究工作者提供核酸序列数据资源。该研究所还与瑞士的生物信息学研究所合作,共同维护和发布 SWISSPROT 蛋白质序列数据库。此外,该研究所还搜集和发布30多个分子生物学二次数据库 2. 8.2 MIPS 位于德国 Martinsrie的马普生物化学研究所( Max-Planck institut fur biochemie)蛋白质序列研究组(MIPS)是国际蛋白质序列数据库PR( Protin Identification Resource)合作组成员之一,负责在欧洲范围内收集、发布和维护蛋白质序列数据。此外,MIPS也提供同源蛋白质家族数据库的网址,以及用于蛋白质查询和数据库搜索的软件。MPS在基因组研究中也起了重要作用,如在线虫基因组计划和拟南芥基因组计划中负责协调。 2.8.3 UCL 英国伦敦大学 University College(UCL)的生物分子结构和模建研究组是计算生物学研究中心,是 EMBnet专业节点。在蛋白质序列和结构分析方面,UCL作出了特殊贡献。他们开发了蛋白质序列指纹数据库( PRINTS)、蛋白质结构注释数据库( PDBsum)、蛋白质结构分类数据库(CATH)等许多分子生物学数据库和实用工具。从UCL的FTP站点上可以下载各种程序。例如,用于绘制蛋白质与配体相互作用示意图的程序,用于计算氢键和非共价键相互作用的程序,用于分析蛋白质序列模体的程序,以及用于验证蛋白质结构立体化学性质的程序,等等。此外,UCL的web服务器还提供数据库查询、序列分析等工具,并通过他们开发的 BrOwser(Mche等,1996)为用户提供方便的服务。1999年起,该服务器转由英国 Manchester大学的生物信息研究和教育中心维护 284序列检索系统SRS EMBnet收集和整理了许多生物数据库,但这些数据库没有统一的数据格式,难以有效地进行查询。为此, EMBnet启动了一个研究计划,用于解决复杂的生物数据资源的利用问题,并开发了序列查询系统( Sequence Retrieve System,简称SRS),通过网络浏览器对分子生物学数据库进行查询( Etzold和 Argos,1993),包括核酸和蛋白质序列数据库、蛋白质功能位点数据库、蛋白质家族数据库、蛋白质结构数据库、基因组数据库和文献摘要数据库等200多个不同类型的分子生物信息数据库(图24)。SRS系统将不同类型的数据库整合在起,通过统一的用户界面进行数据库查询。SRS系统通过建立索引文件实现数据库的快速查询。其主要特点,是不同数据库之间的链接,除了超文本链接外,还可以根据数据库中各

物信息学研究所三个研究机构就坐落在这一小镇上。英国测序中心英国测序中心（Sanger Centre）是一个基因组研究中心，成立于1992 年，由Wellcome Trust 和英国医学研究委员会（Medical Research Council）共同建立，旨在进行有关基因组的研究和探索。其主要任务是测定人类和若干模式生物的基因图谱和基因组序列。该中心计划投资 5 千万英磅，于 2002 年前完成人类基因组 30 亿个碱基对中六分之一序列的测定。作为人类基因组计划的先驱，该中心与美国 St Louis 华盛顿大学基因组测序中心合作，已完成对模式生物线虫的测序，并正在对啤酒酵母以及肺炎球菌等人类病原体进行测序。英国人类基因组图谱资源中心英国医学委员会人类基因组图谱计划资源中心（UK MRC Human Genome Mapping Project Resource Centre，简称 HGMP-RC）是由英国医学研究委员会创建的。该中心主要为人类基因组和小鼠基因组计划提供实验材料和技术服务，也为英国生物学工作者提供联机计算、用户支持及培训等生物信息服务。具体说来，就是为生物医学研究机构提供数据和相关服务，并通过培训为基因组研究提供服务。HGMP 原为 EMBNet 专业节点。1999 年，原英国 EMBnet 国家级节点 SEQNET 合并到 HGMP。HGMP 成为 EMBnet 英国国家节点。欧洲分子生物信息学研究所欧洲分子生物信息学研究所（Emmert 等，1994），是欧洲分子生物学实验室所属的一个机构，建于 1994 年。欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory，简称 EMBL）是一个由欧盟资助的国际性研究机构，总部设在德国海得堡。欧洲分子生物信息学研究所的主要任务之一是开发和维护 EMBL 核酸序列数据库，并实现该数据库的及时更新。 EMBL 数据库与美国的 GenBank、日本的 DDBJ 合作，为世界各国研究工作者提供核酸序列数据资源。该研究所还与瑞士的生物信息学研究所合作，共同维护和发布 SWISSPROT 蛋白质序列数据库。此外，该研究所还搜集和发布 30 多个分子生物学二次数据库。 2.8.2 MIPS 位于德国 Martinsrie 的马普生物化学研究所（Max-Planck Institut fur Biochemie）蛋白质序列研究组（MIPS）是国际蛋白质序列数据库 PIR（Protin Identification Resource）合作组成员之一，负责在欧洲范围内收集、发布和维护蛋白质序列数据。此外，MIPS 也提供同源蛋白质家族数据库的网址，以及用于蛋白质查询和数据库搜索的软件。MIPS 在基因组研究中也起了重要作用，如在线虫基因组计划和拟南芥基因组计划中负责协调。 2.8.3 UCL 英国伦敦大学 University College（UCL）的生物分子结构和模建研究组是计算生物学研究中心，是 EMBnet 专业节点。在蛋白质序列和结构分析方面，UCL 作出了特殊贡献。他们开发了蛋白质序列指纹数据库（PRINTS）、蛋白质结构注释数据库（PDBsum）、蛋白质结构分类数据库（CATH）等许多分子生物学数据库和实用工具。从 UCL 的 FTP 站点上可以下载各种程序。例如，用于绘制蛋白质与配体相互作用示意图的程序，用于计算氢键和非共价键相互作用的程序，用于分析蛋白质序列模体的程序，以及用于验证蛋白质结构立体化学性质的程序，等等。此外，UCL 的 Web 服务器还提供数据库查询、序列分析等工具，并通过他们开发的 DbBrowser（Michie 等，1996）为用户提供方便的服务。1999 年起，该服务器转由英国 Manchester 大学的生物信息研究和教育中心维护。 2.8.4 序列检索系统 SRS EMBnet 收集和整理了许多生物数据库，但这些数据库没有统一的数据格式，难以有效地进行查询。为此，EMBnet 启动了一个研究计划，用于解决复杂的生物数据资源的利用问题，并开发了序列查询系统（Sequence Retrieve System，简称 SRS），通过网络浏览器对分子生物学数据库进行查询（Etzold 和 Argos，1993），包括核酸和蛋白质序列数据库、蛋白质功能位点数据库、蛋白质家族数据库、蛋白质结构数据库、基因组数据库和文献摘要数据库等 200 多个不同类型的分子生物信息数据库（图 2.4）。SRS 系统将不同类型的数据库整合在一起，通过统一的用户界面进行数据库查询。SRS 系统通过建立索引文件实现数据库的快速查询。其主要特点，是不同数据库之间的链接，除了超文本链接外，还可以根据数据库中各

个记录之间的交叉引用通过并、交、非等逻辑操作进行快速查询。SRS的另一个特点是允许用户将自己的数据库整合到该系统中,并与其它数据库之间实现链接。 2.9 NCBI 以上介绍了欧洲分子生物信息学和计算生物学中心。在生物信息学领域中,美国国家生物技术信息中心( National Center for Biotechnology Information,简称NCBI)具有特殊的地位。NCBⅠ创建于1988年,隶属于美国华盛顿北郊马里兰州的 Bethesda美国国家健康研究院( National Institutes of health,简称NIH的美国国家医学图书馆( National Library of Medicine,简称NLM)。NCBl在维护生物医学数据库和开发计算生物学软件方面做出了特殊贡献。 NCBI的主要任务是应用最新的信息技术,从分子水平上研究与疾病相关的基因,搞清健康与疾病的分子机理。具体来说,包括创建自动的信息存储和分析系统,开发先进的生物信息处理方法,编写方便实用的数据库查询和分析软件,协调世界范围的生物信息资源。 1992年起,核酸序列数据库 Gen Bank转由NCBI维护。从科技文献或其它渠道获取有关资料,对 Gen Bank进行注释,并将这些数据与国际核酸数据库EMBL和DDBJ进行交换是NCBI的主要任务之 2.9.1 Entrez NCBⅠ开发了 Entrez数据库查询系统,用于对 Gen Bank等分子生物学数据库以及生物医学文献摘要( Medline)等数据库的查询( Schuler等,1996)。 Entrez采取自动列出相关记录的方法,实现同一数据库中不同条目或不同数据库之间的链接。当用户以关键词查找某个条目时,可以从查询结果所列出的条目中找到与其相关的其它条目,包括文献摘要、基因组和染色体图谱、核酸和蛋白质序列数据库、蛋白质结构数据库等,使用十分方便。与SRS 不同, Entrez是一个封闭的数据库系统,无法由用户添加自己的数据库 SRS和 Entrez等查询系统为生物信息资源的利用提供了极为有效的工具。它们把各种类型的数据库集成在一起,通过统一的界面和查询方法,利用计算机网络,实现了信息共享 2.10网络导游近年来,随着计算机网络的迅速普及,商业、文化、娱乐等网络用户的数量激增,尽管网络传输通道不断加宽,网络传输速度却在下降。开发网络导游工具,以便更加有效地利用网络资源,是解决以上问题的途径之一。网络导游是一个非常便利的工具,可以从世界任何一个地方对信息进行搜索。可以提供的信息类型是无穷无尽的,从商业领域,当前事件,教育,娱乐,金融,购物,运动到旅游等方面。通过不同的搜索引擎和带有超链接的地图等就可以实现对全球各个角落的浏览和访虚拟旅游者( The Virtual Tourist)站点提供了网络导游工具,通过这些工具可以获得世界上各国WWW服务器的导游图。点击导游图上的相关链接,可以得到世界各国和这些国家主要城市的相关信息。例如,要想找到位于澳大利亚的国家基因组信息中心,只要点击世界地图上的澳大利亚,就可以调出澳大利亚和太平洋地区的地图,点击图中澳洲大陆的位置, 即可调出澳大利亚地图。点击图中的城市悉尼,即可进入悉尼市,找到有关大学目录,点击悉尼大学,就会找到澳大利亚国家基因组信息中心( ANGIS),即澳大利亚的 EMBnet国家节点如此便利的浏览工具使许多团体和个人被吸引到网络上来,他们迎接着信息和网络时代的到来。但是,随之也出现了两个问题:(i)随着上网浏览人数的增加,特别在网络使用的高峰期,网络传输速度显著减慢,有时甚至无法正常浏览网页;(ⅱ)此外,网络上带有不健康色彩的信息,使未成年的学生在享受网络所带来的便利的同时,也受到一定程度的危害直到现在,网络管理尚无健全的法规。但这种情况不会持续太久,我们最终会看到相关法规的出台。由于网络用户的增加,必须尽快建立这样的法规。同时,网络的使用和管理既需要政府部门的参与,也需要网络用户的支持

个记录之间的交叉引用通过并、交、非等逻辑操作进行快速查询。SRS 的另一个特点是允许用户将自己的数据库整合到该系统中，并与其它数据库之间实现链接。 2.9 NCBI 以上介绍了欧洲分子生物信息学和计算生物学中心。在生物信息学领域中，美国国家生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information，简称 NCBI）具有特殊的地位。NCBI 创建于 1988 年，隶属于美国华盛顿北郊马里兰州的 Bethesda 美国国家健康研究院（National Institutes of Health，简称 NIH）的美国国家医学图书馆（National Library of Medicine，简称 NLM）。NCBI 在维护生物医学数据库和开发计算生物学软件方面做出了特殊贡献。 NCBI 的主要任务是应用最新的信息技术，从分子水平上研究与疾病相关的基因，搞清健康与疾病的分子机理。具体来说，包括创建自动的信息存储和分析系统，开发先进的生物信息处理方法，编写方便实用的数据库查询和分析软件，协调世界范围的生物信息资源。 1992 年起，核酸序列数据库 GenBank 转由 NCBI 维护。从科技文献或其它渠道获取有关资料，对 GenBank 进行注释，并将这些数据与国际核酸数据库 EMBL 和 DDBJ 进行交换，是 NCBI 的主要任务之一。 2.9.1 Entrez NCBI 开发了 Entrez 数据库查询系统，用于对 GenBank 等分子生物学数据库以及生物医学文献摘要（Medline）等数据库的查询（Schuler 等，1996）。Entrez 采取自动列出相关记录的方法，实现同一数据库中不同条目或不同数据库之间的链接。当用户以关键词查找某个条目时，可以从查询结果所列出的条目中找到与其相关的其它条目，包括文献摘要、基因组和染色体图谱、核酸和蛋白质序列数据库、蛋白质结构数据库等，使用十分方便。与 SRS 不同，Entrez 是一个封闭的数据库系统，无法由用户添加自己的数据库。 SRS 和 Entrez 等查询系统为生物信息资源的利用提供了极为有效的工具。它们把各种类型的数据库集成在一起，通过统一的界面和查询方法，利用计算机网络，实现了信息共享。 2.10 网络导游近年来，随着计算机网络的迅速普及，商业、文化、娱乐等网络用户的数量激增，尽管网络传输通道不断加宽，网络传输速度却在下降。开发网络导游工具，以便更加有效地利用网络资源，是解决以上问题的途径之一。网络导游是一个非常便利的工具，可以从世界任何一个地方对信息进行搜索。可以提供的信息类型是无穷无尽的，从商业领域，当前事件，教育，娱乐，金融，购物，运动到旅游等方面。通过不同的搜索引擎和带有超链接的地图等就可以实现对全球各个角落的浏览和访问。虚拟旅游者（The Virtual Tourist）站点提供了网络导游工具，通过这些工具可以获得世界上各国 WWW 服务器的导游图。点击导游图上的相关链接，可以得到世界各国和这些国家主要城市的相关信息。例如，要想找到位于澳大利亚的国家基因组信息中心，只要点击世界地图上的澳大利亚，就可以调出澳大利亚和太平洋地区的地图，点击图中澳洲大陆的位置，即可调出澳大利亚地图。点击图中的城市悉尼，即可进入悉尼市，找到有关大学目录，点击悉尼大学，就会找到澳大利亚国家基因组信息中心（ANGIS），即澳大利亚的 EMBnet 国家节点。如此便利的浏览工具使许多团体和个人被吸引到网络上来，他们迎接着信息和网络时代的到来。但是，随之也出现了两个问题：（i）随着上网浏览人数的增加，特别在网络使用的高峰期，网络传输速度显著减慢，有时甚至无法正常浏览网页；（ii）此外，网络上带有不健康色彩的信息，使未成年的学生在享受网络所带来的便利的同时，也受到一定程度的危害。直到现在，网络管理尚无健全的法规。但这种情况不会持续太久，我们最终会看到相关法规的出台。由于网络用户的增加，必须尽快建立这样的法规。同时，网络的使用和管理，既需要政府部门的参与，也需要网络用户的支持

2l本章小结 ◇因特网是一个全球性的计算机网络。每一台连接在网络上的计算机有一个唯的地址,以便能够与网络上其它计算机通信。 ◇◇网络上提供了许多服务,包括电子邮件、新闻组、文件传输和远程登录等 ◇◆万维网是网络上最先进的信息系统,已经成了网络的代名词令◆浏览器是访问网络信息的工具。常用浏览器有 Netscape Navigator和 Internet Explorer ◇☆ EMBnet是以欧洲国家为主的生物信息学网络共享组织,包括34个生物信息学和基因组研究中心。 ◇欧洲有一些著名的生物信息学中心,承担生物学数据库维护和提供计算生物学方面的服务。最重要的有英国测序中心、英国人类基因组图谱资源中心、欧洲生物信息学研究所、MIPS和UCL。美国最著名的生物信息中心是国家生物技术信息中心NCBI 212进一步阅读指南因特网 SWINDELL, SR, MILLER, R.R. and MEYERS, GS.A (eds) (1996) Internet for the Molecular Biologist. Horizon Scientific Press 信息查询工具 ETZOLD, T and ARGOS, P. (1993) SRS an indexing and retrieval tool for flat file data libraries Computer Applications in the Biosciences, 9, 49-57 SCHULER, G D, EPSTEIN, J.A., OHKAWA, H and KANS, J.A. (1996) Entrez: molecular biology database and retrieval system. Methods in Enzymology, 266, 141-162 生物信息学www服务器 APPEL, R.D., BAIROCH, A. and HOCHSTRASSER, DE (1994) A new generation information-retrieval tools for biologists-the example of the ExPASy Www server. TiBS. MICHIE. A D. JONES. M. L and ATTWooD. T.K. (1996) DbBrowser: integrated access to databases woridwide TiBS. 21(5).19 生物信息资源中心 EMMERT, D B, STOEHR, P.J., STOESSER, G and CAMERON, Gn (1994) The European Bioinformatics Institute (EBI). Nucleic Acids Research. 22(17)3445-3449 213有关网址下面是国际上生物信息资源的主要网址。 Wwwhttp://www.w3.org/ http://www.cernch./ Lynxhttp://lynx.browserorg Acshttp://www.ukans.edu/wacs/ Mosaichttp://www.ncsa.uiuc.edu/sdg/software/mosaic/ncsa/ Mosa⊥ CHome.htm1 Ncsahttp://www.ncsauiucedu/ncsa.html //www.netscapecom EmbnEthttp://www.embnet.org Hall http://www.eb k/hinxton/hinxt trehttp://www.sangerac.uk/info/ Hgmp-rchttp://www.hgmp.mrcac.uk/hgmp.html Ebihttp://www.ebi.ac.uk/ebihome.html EmbLhttp://www.embl-heidelberg.del Pasyhttp://expasy.hcuge.ch/ Mipshttp://www.mipsbiochemmpgde/ Uclhttp://www.biochem.uclac.uk/bsm/dbbrowser/

2.ll 本章小结因特网是一个全球性的计算机网络。每一台连接在网络上的计算机有一个唯一的地址，以便能够与网络上其它计算机通信。网络上提供了许多服务，包括电子邮件、新闻组、文件传输和远程登录等。万维网是网络上最先进的信息系统，已经成了网络的代名词。浏览器是访问网络信息的工具。常用浏览器有 Netscape Navigator 和 Internet Explorer。 EMBnet 是以欧洲国家为主的生物信息学网络共享组织，包括 34 个生物信息学和基因组研究中心。欧洲有一些著名的生物信息学中心，承担生物学数据库维护和提供计算生物学方面的服务。最重要的有英国测序中心、英国人类基因组图谱资源中心、欧洲生物信息学研究所、MIPS 和 UCL。美国最著名的生物信息中心是国家生物技术信息中心 NCBI。 2.12 进一步阅读指南因特网 SWINDELL, S.R, MILLER, R.R. and MEYERS, G.S.A （eds）（1996） Internet for the Molecular Biologist. Horizon Scientific Press. 信息查询工具 ETZOLD, T. and ARGOS, P. （1993） SRS an indexing and retrieval tool for flat file data libraries. Computer Applications in the Biosciences, 9, 49-57. SCHULER,G.D., EPSTEIN, J.A., OHKAWA, H. and KANS, J.A. （1996） Entrez: molecular biology database and retrieval system. Methods in Enzymology, 266, 141-162. 生物信息学 WWW 服务器 APPEL, R.D., BAIROCH, A. and HOCHSTRASSER, D.E （1994） A new generation information-retrieval tools for biologists - the example of the ExPASy WWW server. TiBS, 19（6）, 258-260. MICHIE, A.D., JONES, M.L. and ATTWOOD, T.K. （1996） DbBrowser: integrated access to databases woridwide. TiBS, 21（5）, 191. 生物信息资源中心 EMMERT, D.B., STOEHR, P.J., STOESSER, G. and CAMERON, G.N （1994） The European Bioinformatics Institute （EBI）. Nucleic Acids Research, 22（17）,3445-3449. 2.13 有关网址下面是国际上生物信息资源的主要网址。 WWW http://www.w3.org/ CERN http://www.cern.ch./ Lynx http://lynx.browser.org/ ACS http://www.ukans.edu/~acs/ Mosaic http://www.ncsa.uiuc.edu/SDG/Software/Mosaic/NCSA/ MosaicHome.html NCSA http://www.ncsa.uiuc.edu/ncsa.html Netscape http://www.netscape.com/ EMBnet http://www.embnet.org/ Hinxton Hall http://www.ebi.ac.uk/hinxton/hinxton.html Sanger Centre http://www.sanger.ac.uk/Info/ HGMP-RC http://www.hgmp.mrc.ac.uk/HGMP.html EBI http://www.ebi.ac.uk/ebi_home.html EMBL http://www.embl-heidelberg.de/ ExPASy http://expasy.hcuge.ch/ MIPS http://www.mips.biochem.mpg.de/ UCL http://www.biochem.ucl.ac.uk/bsm/dbbrowser/

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