6、生物数据建模与基因本体论基础概述

生物数据建模与基因本体论基础概述

在生物医学研究领域，数据的处理、整合和组织是至关重要的。随着生物信息的爆炸式增长，如何有效地管理和利用这些数据成为了一个关键问题。本文将介绍多级建模和数据源整合的相关概念，以及基因本体论（GO）的基础知识。

多级建模与数据源整合

生物和医学研究产生了大量的数据，这些数据存储在各种不同的数据库中，如GenBank和PDB。为了能够高效地查询这些数据，需要对其进行处理、整合和组织。目前已经有一些整合工作，主要分为仓库整合、基于中介的整合和导航整合。大多数工作侧重于水平整合，即整合互补的数据源。

然而，在生物信息学/生物医学研究领域，一些语义数据可以根据抽象程度分为不同的层次，并映射到不同的模式。数据的抽象程度决定了其中包含的信息细节量。较高抽象层次的数据比较低抽象层次的数据包含的详细信息更少。此外，不同层次上发生的事件可能会相互影响，因此需要一种垂直方法来整合这些数据源，以探索更多信息。

以人体为例，细胞理论认为所有生物都是由细胞组成的，细胞是生物结构和功能的基本单位。在多细胞生物如人类中，不同类型的细胞执行不同的任务。组织是一组专门执行单一功能的相似细胞，器官是一组协同工作以执行复杂功能的组织，而生物学家将人体分为11个器官系统，每个系统由一组执行密切相关功能的器官组成。基于此，可以定义人体生物学的五个不同数据抽象层次：分子、细胞、组织、器官和系统。

为了进一步说明多级建模的概念，下面给出一个细胞系统的EER概念建模示例：
通常，细胞被质膜（实体类型为Membrane）包围，膜内嵌入有通道（实体类型为Pore），允许不同分子通过。细胞表面膜还包含受体（实体类型为Receptor）蛋白，使细胞能够检测