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大数据热门词汇汇总
大数据热门词汇汇总
可以说,大数据是如今IT行业最热门的趋势之一,它催生出了处理大数据的一批全新技术。而新技术带来了新的热门词汇:首字母缩略词、专业术语和产品名称等。连"大数据"这个短语本身都让人犯晕。许多人一听到"大数据",觉得是指"大量数据",而大数据的涵义绝不仅仅涉及数据量的多寡。
下面是我们认为你要熟悉的几个热门词汇,按字母顺序排列。
ACID
ACID的全称是原子性、一致性、隔离性和持久性,这其实是一组需求或属性:如果这四个方面都得到遵守,就能在处理过程中确保数据库事务的数据完整性。虽然ACID问世已有一段时日,但是事务数据量的急剧增长把更多的注意力投向在处理大数据时需要满足ACID的规定。
大数据三要素
如今的IT系统在生成数量、速度和种类都很"庞大"的数据。
数量:IDC公司估计,今年全球信息总量将达到2.7泽字节(这相当于27亿太字节),而且每两年就翻一番。
速度:让IT管理人员们头痛的不仅仅是数据数量,还有数据从金融系统、零售系统、网站、传感器、无线射频识别(RFID)芯片以及Facebook和推特等社交网络源源而来的速度越来越快。
种类:如果回到5年前或可能10年前,IT人员处理的轿扒主要是字母数字数据,它们很容易存储在关系数据库中整齐排列的行和列中。现在不再是这样了。如今,推特和Facebook上的帖子、各种文档及网页内容等非结构化数据都是大数据组合的一部分。
列式(或列型)数据库
一些新一代数据库(如开源Cassandra和惠普的Vertica数据库)被设计成了按列存储数据,而不是像传统的SQL数据库那样按行存储数据。这种设计提供了更快的磁盘访问速度,提高了处理大数据时的性能。对数据密集型业务分析应用系统而言,列式数据库尤其受到欢迎。
数据仓库
数据仓库这个概念存在至今已有大概25年了,具体指将数据从多个操作IT系统复制到面向业务分析应用系统的辅助离线数卜唤据库
但是随着数据量急剧增长,数据仓库系统正在迅速改变。它们需要存储更多的数据以及更多种类的数据,因而数据仓库管理成为一大难题。10年或20年前,数据可能每周或每月复制到数据仓库系统中;而如今,数据仓库的更新要频繁得多,有的甚至实时更新。
ETL
将数据从一个数据库(比如支持银行应用事务处理系统的数据库)转移到另一个数据库(比如用于业务分析的数据仓库系统)时,就要用到提取、转换和加载(ETL)软件。数据从一个数据库传送到另一个数据库时,常常需要对数据进行重新格式化和清理操作。
由于数据量急剧增长,数据处理速度大大加快,对ETL工具的性能要求也大大提高了。
Flume
Flume是属于Apache Hadoop大家族(其他技术包括HBase、Hive、Oozie、Pig和Whirr)的一项技术,这种框架用于为Hadoop填充数据。该技术使用散布于应用服务器、Web服务器、移动设备及其他系统上的软件代理,收集数据,并将数据传送到Hadoop系统。
比如说,公司可以使用在Web服务器上运行的Apache Flume,收集来自推特帖子的数据,以便分析。
地理空间分析
推动大数据潮流的一个趋势是,由如今的IT系统生成和收集的地理空间数据越来越多。常言道,一幅图片的信息量抵得上1000个单词;所以难怪越来越多的地图、图表、照片及其他基于地理位置的内容是导致如今大数据呈爆炸式增长的主要动因。
地理空间分析是一种特殊形式的数据可视化(参阅下面的"可视化"条目),在地理地图上覆盖数据,以帮助用户更清楚地理解大数据分析的结果。
Hadoop
Hadoop是一种开源平台,用于开发分布式、数据密集型的应用程序。它由Apache软件基金会控制。
Hadoop的发明者是雅虎公型帆凯司的开发者道格o卡廷(Doug Cutting),他在谷歌实验室的MapReduce概念这个基础上开发出了Hadoop,以他儿子的玩具象命名。
另外,HBase是一种非关系数据库,它是作为Hadoop项目的一部分开发而成的。Hadoop分布式文件系统(HDFS)是Hadoop的一个关键组成部分。Hive则是建立在Hadoop基础上的数据仓库系统。
内存中数据库
计算机在处理事务或执行查询时,一般从磁盘驱动器获取数据。但是当IT系统处理大数据时,这个过程可能实在太慢。
内存中数据库系统利用计算机的主内存来存储经常使用的数据,因而大大缩短了处理时间。内存中数据库产品包括SAP HANA和甲骨文Times Ten内存中数据库。
Java
Java是一种编程语言,由现隶属甲骨文公司的Sun开发,于1995年发布。Hadoop和其他许多大数据技术都是使用Java开发而成的,它仍是大数据领域一种主要的开发技术。
Kafka
Kafka是一种高吞吐量的分布式消息传送系统,最初是在LinkedIn开发而成,用于管理该服务网站的活动流(关于网站使用情况的数据)和操作数据处理流水线(关于服务器组件的性能)。
Kafka在处理大量流式数据时很有效,而流式数据是许多大数据计算环境的一个关键问题。由推特开发的Storm是另一种大行其道的流处理技术。
Apache软件基金会已将Kafka列为一个开源项目。所以,别以为这是有缺陷的软件。
延迟时间
延迟时间是指数据从一个点传送到另一个点过程中的延迟,或者是某个系统(如应用程序)响应另一个系统的延迟数量。
虽然延迟时间不是什么新术语,但是随着数据量不断增长,IT系统竭力跟上步伐,如今你更常听到这个术语。简单地说,"低延迟"是好事,"高延迟"是坏事。
映射/化简
映射/化简(Map/Reduce)这种方法是指把一个复杂的问题分解成多个较小的部分,然后将它们分发到多台计算机上,最后把它们重新组装成一个答案。
谷歌的搜索系统用到了映射/化简概念,这家公司有一个品牌名为MapReduce的框架。
谷歌在2004年发布的一份白皮书描述了它使用映射/化简的情况。Hadoop之父道格o卡廷充分认识到了其潜力,开发出了同样借用映射/化简概念的第一个版本的Hadoop。
NoSQL数据库
大多数主流的数据库(如甲骨文数据库和微软SQL Server)基于关系型体系结构,使用结构化查询语言(SQL)用于开发和数据管理。
但是名为"NoSQL"(有些人现在称NoSQL表示"不是只有SQL")的新一代数据库系统基于支持者们认为更适合处理大数据的体系结构。
一些NoSQL数据库是为提高可扩展性和灵活性设计的,另一些NoSQL数据库在处理文档及其他非结构化数据方面比较有效。典型的NoSQL数据库包括Hadoop/HBase、Cassandra、MongoDB和CouchDB,而甲骨文等一些知名开发商已推出了各自的NoSQL产品。
Oozie
Apache Oozie是一种开源工作流引擎,用于帮助管理面向Hadoop的处理工作。使用Oozie,一系列工作可以用多种语言(如Pig和MapReduce)来加以定义,然后彼此关联起来。比如说,一旦从操作应用程序收集数据的作业已完成,程序员就可以启动数据分析查询任务。
Pig
Pig是Apache软件基金会的另一个项目,这个平台用于分析庞大的数据集。就其本质而言,Pig是一种编程语言,可用于开发在Hadoop上运行的并行计算查询。
定量数据分析
定量数据分析是指使用复杂的数学或统计模型,解释金融和商业行为,或者甚至预测未来的行为。
由于如今收集的数据量急剧增加,定量数据分析已变得更加复杂。但是如果公司知道如何利用海量数据,获得更好的可视性,深入了解公司业务,并且洞察市场发展趋势,那么更多的数据也有望在数据分析方面带来更多的机会。
一个问题是,拥有这种分析技能的人才严重匮乏。知名咨询公司麦肯锡表示,光美国就需要150万名拥有大数据分析技能的分析员和管理员。
关系数据库
关系数据库管理系统(RDBM)是如今使用最广泛的一种数据库,包括IBM的DB2、微软的SQL Server和甲骨文数据库。从银行应用系统、零售店的销售点系统到库存管理应用软件,大多数的企业事务处理系统都在RDBM上运行。
但有些人认为,关系数据库可能跟不上如今数据量和种类都呈爆炸式增长的形势。比如说,RDBM当初在设计时着眼于处理字母数字数据,处理非结构化数据时不是同样有效。
分片
随着数据库变得越来越庞大,处理起来也变得越来越困难。分片(sharding)是一种数据库分区技术,把数据库分成了更小、更容易管理的部分。具体来说,数据库被横向分区,以便单独管理数据库表中的不同行。
分片方法让庞大数据库的片段可以分布在多台服务器上,从而提高数据库的整体运行速度和性能。
另外,Sqoop是一种开源工具,用于将来自非Hadoop来源(如关系数据库)的数据转移到Hadoop环境。
文本分析
导致大数据问题的因素之一是,从推特和Facebook等社交媒体网站、外部新闻源,甚至公司内部收集而来以便分析的文本数量越来越多。由于文本是非结构化数据(不像通常存储在关系数据库中的结构化数据),主流的业务分析工具面对文本时常常束手无策。
文本分析采用了一系列方法(关键字搜索、统计分析法和语言研究法等),从基于文本的数据中获得洞察力。
非结构化数据
就在不久前,大部分数据还是结构化数据,这种字母数字信息(如来自销售交易的财务数据)很容易存储在关系数据库中,并由商业智能工具来分析。
但是如今共计2.7泽字节的存储数据中很大一部分是非结构化数据,比如基于文本的文档、推特消息、发布在Flickr上的照片、发布在YouTube上的视频,等等。(颇有意思的是,每分钟有长达35个小时的视频内容上传到YouTube。)处理、存储和分析所有这些凌乱的非结构化数据常常是如今的IT系统面临的难题。
可视化
随着数据量的增长,人们使用静态的图表和图形来理解数据越来越困难了。这就导致开发新一代的数据可视化和分析工具,能够以新的方式呈现数据,从而帮助人们理解海量信息。
这些工具包括:标以色码的热图,三维图形,显示一段时间内变化的动画可视化,以及在地理地图上覆盖数据的地理空间呈现。今天的先进数据可视化工具还具有更强的互动性,比如允许用户放大某个数据子集,进行更仔细的检查。
Whirr
Apache Whirr是一组Java类库,用于运行大数据云服务。更确切地说,它可以加快在亚马逊弹性计算云(EC2)和Rackspace等虚拟基础设施上开发Hadoop集群的过程。
XML
可扩展标记语言(XML)用来传输和存储数据(别与HTML混为一谈,后者用来显示数据)。借助XML,程序员们就可以创建通用的数据格式,并通过互联网共享信息和格式。
由于XML文档可能非常庞大、复杂,它们往往被认为导致IT部门面临大数据挑战。
尧字节
尧字节(yottabyte)是一种数据存储度量指标,相当于1000泽字节。据知名调研机构IDC公司估计,今年全球存储的数据总量预计将达到2.7泽字节,比2011年增长48%。所以,我们离达到尧字节这个大关还有很长一段路,不过从目前大数据的增长速度来看,那一天的到来可能比我们想象的要快。
顺便说一下,1泽字节相当于1021字节的数据。它相当于1000艾字节(EB)、100万拍字节(PB)和10亿太字节(TB)。
ZooKeeper
ZooKeeper是由Apache软件基金会创建的一项服务,旨在帮助Hadoop用户管理和协调跨分布式网络的Hadoop节点。
ZooKeeper与HBase紧密集成,而HBase是与Hadoop有关的数据库。ZooKeeper是一项集中式服务,用于维护配置信息、命名服务、分布式同步及其他群组服务。IT管理人员用它来实现可靠的消息传递机制、同步流程执行及实施冗余服务。
如何选择数据库
如何选择数据库
柳树
公众号:柳树的絮叨叨
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我们正在做一个电子书小程序。
1.0 层次模型数据库
用户购买,生成订单,订单详情里有用户购买的电子书:
一层一层铺开,一对多,这是「层次模型数据库」(Hierarchical Database)。
2.0 网状模型数据库
一笔订单可以购买多本电子书,一本电子书也可以被多笔订单购买:
这就形成了「多对多」的「网状模型数据库」(Network Database)。
上面讲的两种数据库,也许你听都没听过。
我们用的,是「关系模型」,而非上面的「层次模型」或者「网状模型」。
为什么?
你会说,这样不方便遍历所有订单。
并不会,再加一个根节点就好:
你会说,这样查找效率很低。
也不会,因为可以优化下数据结构,比如换成 B+ 树。
为什么我们从一开始就在用「关系模型数据库」?
3.0 关系模型数据库
无论是层次模型还是网状模型,程序员看到的,都是实实在在的物理存储结构。
查询时,你要照着里面的数据结构,用对应的算法来查;
插入时,你也要照着数据结构,用对应算法来插入,否则你就破坏了数据的组织结构,数据也就坏掉了。
因为我们都没用过前面两种数据库,所以觉得「关系模型数据库」(以下简称 RDB)的一切都理所当然,但其实,它做出了一个革命性的变革:
用逻辑结构(logical representation of data)代替物理结构(physical representation of data)
所谓「逻辑结构」,也就是我们经常看到的「表格」,User 是一张表格,Order 是一张表格,Book 又是一张表格,它们之间的关系,用 id 来关联,这些 id,可能是 number 类型,也可能是 string 类型
但你看到的,不一定就是实际的,你看到的只是让你方便理解的「逻辑结构」,真实数据自然不是这样按表格来存储,表格无异于一个数组,数组查询是很慢的。
真实的「物理结构」,也许还是像「层次模型」和「培孝网状模型」一样,是复杂的数据结构。
但到底是怎样的数据结构,你都无需关心,你只需把它想象唯备成一张「表」去操作,就连可视化工具,都会帮你把数据可视化成表,来方便你理解。
这个观念的提出,来自于 1970 年 Codd 的一篇论文,A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks:
Future users of large data banks must be protected from having to know how the data is organized in the machine (the internal representation).
Activities of users at terminals and most application programs should remain unaffected when the internal representation of data is changed and even when some aspects of the external representation are changed.
—— Codd
Codd 的这种思想,其实就是经济学里提到的:分工产生效能。
程序员们不需要直接和物理结构打交道,只负责告诉数据库,他想做什么,至于数据是如何存储、如何索引,都交给数据库,最终他们看到的就是一张张特别直观、特别好理解的 excel 表格。
而数据库则把维护物理结构的复杂逻辑,交给了自己, 对程序员屏蔽了复杂的实现指中毁细节。
开发时写的代码少了,耦合性降低了,数据也不容易损坏,也就提高了生产效率(productive)。
一切能用同样的耗能,带来更多效能的技术,都会被广泛使用。
NoSQL
那后来为什么又有了 NoSQL 呢?
在 RDB 被发明的时代,软件多用于大型企业,比如银行、金融等等,人们对数据的要求非常纯粹:准确、可靠、安全,让数据按照期望,正确的写入,不要给老子算错钱就好,于是有了具有 ACID 特性的事务:原子性、一致性、隔离性和持久性。
那时候用网络的人很少,通过终端来访问客户端的人,更少,自然的,数据库的数据量和访问量都跟现在没法比,一台机器,足矣,最多再来个一主多从:
后来,你知道的,每个人手里都有个手机,每分每秒,都有成千上万的数据,写入你的数据库、从你的数据库被查出,于是有了「分布式」,有了 BASE 和 CAP。这时候,RDB 就会发现,自己之前的那一套 ACID,竟然有点作茧自缚了:
为了保证事务的隔离性,要进行加锁,在分布式的环境下,就要对多台机器的数据进行加锁;
为了保证事务的原子性,在机器 A 的操作和在机器 B 的操作,要么一起成功,要么一起失败;
…...
这些都要去不同节点的机器进行通讯和协调,实现起来非常复杂,而且要付出更多的网络 IO,影响性能。
ACID 在分布式系统上实现起来就会变得难以实现,即使实现了,也要付出很大的性能成本,于是才有了后来的各种「分布式一致性协议」,Paxos、Raft、2PC …… 而 Mysql 也提供了各种方案来实现分布式,当然,这些方案自然是很复杂的,比如 「NDB Cluster」 :
而 NoSQL 则没有这么多承诺,它的一致性,一般都是最终一致性,当然你可以选择强一致,那自然就要付出点性能作为代价,当然你还可以弱一致,这样会更不安全,但是更快,一切取决于你对数据的要求。
除此之外,RDB 的「数据库范式」(Database Schema),也成了限制扩展性的瓶颈。为了避免数据冗余导致的各种问题(占用空间、删除异常、更新异常等等),我们在设计关系模型时,通常都是按照最小单位来设计的。
什么叫最小单位,比如用户有地址和爱好,那么在正确设计的关系模型(比如 3NF)里,这就是三张表:
如果这三张表被分散在不同的机器,那进行关联查询时,就需要多次跨机器的通讯;
而对于 NoSQL,这三类信息,都可以利用 Json 格式的数据,将它们存放在一起:
完整的存储进去,完整的取出来,不需要额外的操作。
NoSQL 比 RDB 有更强的扩展性,可以充分利用分布式系统来提升读写性能和可靠性。
这不是谁设计好坏的问题,而是跟他们要解决的问题有关:RDB 诞生于互联网萌芽的时代,那时数据的准确、可靠是最重要的,而 NoSQL 诞生于互联网快速发展普及的时代,大数据、分布式、扩展性成了数据库的另一个重要特性。
总结一下:
RDB 首先得是准确、可靠,然后才向更高的「可拓展性」发展;
而 NoSQL 生而分布式,可拓展性强,然后才向更高的「准确性」发展。
NoSQL ,not only SQL,其实就是对那种打破了 RDB 严格事务和关系模型约束的那些数据库的泛指,而随着要解决的问题的不同,又诞生了各种各样的 NoSQL。
首先是「列式数据库」(Column-oriented DBMS),数据量上去了,我们想分析网站用户的年龄分布,简单说,就是你需要对同一个特征进行大数据量的分析统计,于是把原来 RDB 的「按行存储」的范式打破,变成了「按列存储」,比如 HBase;
然后你发现有些数据变动不是很大,但是经常需要被查询, 查询时还要关联很多张表,于是你把这些来自不同表的数据,揉成一个大对象,按 key-value 的格式存起来,比如 Redis;
再后来你需要对博客内容进行相关性搜索,传统 RDB 不支持相关性搜索,最重要的,还是扩展性差,增加机器的带来边际效益有限,于是有了「全文搜索引擎」,比如 Elasticsearch;
除此之外,还有「文档数据库」、「图形数据库」……
没有一种数据库是银弹。
总结
这篇文章的题目是「如何选择数据库」,这是困扰很多人的问题,那么多数据库,到底要选什么好?
可是当你问出这样一个问题时,其实你是在问一种「手段」。我现在要做这样一个需求,用什么数据库可以帮我实现它?
但其实你需要的不只是一种「手段」,因为如果对方甩给你一个冷冰冰的名字,Mysql、Elasticsearch、MongoDB,你肯定会问,凭什么?
你需要的,是一种「解决方案」。如果你需要数据十分严格准确,分毫不差,那我会推荐你采用「事务」和「关系模型」来处理数据;如果你需要数据能够被大量读取和写入,那我会推荐你扩展性强的「分布式」;如果你的数据经常是整个读取、整个更新的,那「关系模型」就没有「文档模型」适合你。
「事务」、「关系模型」、「分布式」、「文档模型」等等,这些就是「解决方案」,知道用什么「解决方案」,用哪个数据库,自然水到渠成。
正如一位大牛说的:
设计实践中,要基于需求、业务驱动架构。无论选用 RDB/NoSQL,一定是以需求为导向,最终数据存储方案必然是各种权衡的综合性设计。
用户不会因为你用了 Mysql 或者 MongoDB 而使用你的软件,毕竟绝大多数用户都不知道 Mysql 和 MongoDB 是什么玩意。
蛋白质组组学研究的基本策略是什么?
蛋白质组 蛋白质组(Proteome)的概念最先由Marc Wilkins提出,指由一个基因组(genOME),或一个细胞、组织表达的所有蛋白质(PROTein). 蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别,它随着组织、甚至环境状态的不同而改变. 在转录时,一个基因可以多种mRNA形式剪接,并且,同一蛋白可能以许多形式进行翻译后的修饰. 故一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物,蛋白质组中蛋白质的数目有时可以超过基因组的数目. 蛋白质组学(Proteomics)处于早期“发育”状态,这个领域的专家否认它是单纯的方法学,就像基因组学一样,不是一个封闭的、概念化的稳定的知识体系,而是一个领域. 蛋白质组学集中于动态描述基因调节,对基因表达的蛋白质水平进行定量的测定,鉴定疾病、药物对生命过程的影响,以及解释基因表达调控的机制. 作为一门科学,蛋白质组研究并非从零开始,它是已有20多年历史的蛋白质(多肽)谱和基因产物图谱技术的一种延伸. 多肽图谱依靠双向电泳(Two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)和进一步的图象分析;而基因产物图谱依靠多种分离后的分析,如质谱技术、氨基酸组分分析等.
[编辑本段]蛋白质组学的研究内容
主要有两方面,一是结构蛋白质组学,二是功能蛋白质组学。其研究前沿大致分为三个方面:
① 针对有关基因组或转录组数据库的生物体或组织细胞,建立其蛋白质组或亚蛋白质组及其蛋白质组连锁群碧升,即组成性蛋白质组学。
② 以重要生命过程或人类重大疾病为对象,进行重要生理病理体系或过程的局部蛋白质组或比较蛋白质组学。
③ 通过多种先进技术研究蛋白质之间的相互作用,绘制某个体系的蛋白,即相互作用蛋白质组学,又称为“细胞图谱”蛋白质组学。
此外,随着蛋白质组学研究的深入,又出现了一些新的研究方向,如亚细胞蛋白质组学、定量蛋白质组学等。
[编辑本段]蛋白质组学研究中的主要技术
1 双向凝胶电泳技术(2-DE)
双向凝胶电泳技术与质谱技术是目前应用最为广泛的研究蛋白质组学的方法。双向凝胶电泳技术利用蛋白质的等电点和分子量差别将各种蛋白质区分开来。虽然二维凝胶电泳难以辨别低丰度蛋白,对操作要求也较高,但其通量高、分辨率和重复性好以及可与质谱联用的特点,使其成为目前最流行、可靠的蛋白质组研究手段。双向凝胶电泳技术及质谱基础的蛋白质组学研究程序悔缺老为样品制备→等电聚焦→聚丙烯酰胺凝胶电泳→凝胶染色→挖取感兴趣的蛋白质点→胶内酶切→质扮销谱分析确定肽指纹图谱或部分氨基酸序列→利用数据库确定蛋白。蛋白质组研究要求有高分辨率的蛋白质分离及准确、灵敏的质谱鉴定技术。凝胶电泳中蛋白质的着色不仅影响蛋白质分离的分辨率,同时也影响后续的质谱鉴定。蛋白质的染色可分为有机试剂染色、银染、荧光染色及同位素显色四类。
Unlu 等提出了一种荧光差异显示双向电泳(F-2D-DIGE)的定量蛋白质组学分析方法。差异凝胶电泳(DIGE)是对2-DE 在技术上的改进,结合了多重荧光分析的方法,在同一块胶上共同分离多个分别由不同荧光标记的样品,并第一次引入了内标的概念。两种样品中的蛋白质采用不同的荧光标记后混合,进行2-DE,用来检测蛋白质在两种样品中表达情况,极大地提高了结果的准确性、可靠性和可重复性。在DIGE技术中,每个蛋白点都有它自己的内标,并且软件可全自动根据每个蛋白点的内标对其表达量进行校准,保证所检测到的蛋白丰度变化是真实的。DIGE 技术已经在各种样品中得到应用。
2 高效液相色谱技术(HPLC)
尽管二维凝胶电泳(2-DE)是目前常用的对全蛋白组的分析方法,但其存在分离能力有限、存在歧视效应、操作程序复杂等缺陷。对于分析动态范围大、低丰度以及疏水性蛋白质的研究往往很难得到满意的结果。Chong 等使用HPLC/ 质谱比较分析恶性肿瘤前和癌症两种蛋白质差异表达。利用HPLC 分离蛋白质,并用MALDI-TOF-MS 鉴定收集的组分,从而在两种细胞中的差异表达中对蛋白质进行定量分析。多维液相色谱作为一种新型分离技术,不存在相对分子质量和等电点的限制,通过不同模式的组合,消除了二维凝胶电泳的歧视效应,具有峰容量高、便于自动化等特点。二维离子交换- 反相色谱(2D-IEC-RPLC)是蛋白质组学研究中最常用的多维液相色谱分离系统。
3 表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱(SEL-DI)技术
表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱技术于2002 年由诺贝尔化学奖得主田中发明,刚刚产生便引起学术界的高度重视。SELDI 技术是目前蛋白质组学研究中比较理想的技术平台,其全称是表面增强激光解吸电离飞行时间质谱技术(SELDI-tof)。其方法主要如下:通常情况下将样品经过简单的预处理后直接滴加到表面经过特殊修饰的芯片上,既可比较两个样品之间的差异蛋白,也可获得样品的蛋白质总览。因此,在应用方面具有显著优势。SELDI 技术分析的样品不需用液相色谱或气相色谱预先纯化,因此可用于分析复杂的生物样品。SELDI 技术可以分析疏水性蛋白质,PI 过高或过低的蛋白质以及低分子质量的蛋白质( 25 000) ,还可以发现在未经处理的样品中许多被掩盖的低浓度蛋白质,增加发现生物标志物的机会。SELDI 技术只需少量样品,在较短时间内就可以得到结果,且试验重复性好,适合临床诊断及大规模筛选与疾病相关的生物标志物,特别是它可直接检测不经处理的尿液、血液、脑脊液、关节腔滑液、支气管洗出液、细胞裂解液和各种分泌物等, 从而可检测到样品中目标蛋白质的分子量、PI、糖基化位点、磷酸化位点等参数。
4 同位素标记亲和标签(ICAT)技术
同位素亲和标签技术是近年发展起来的一种用于蛋白质分离分析技术,此技术目前是蛋白质组研究技术中的核心技术之一。该技术用具有不同质量的同位素亲和标签( ICATs) 标记处于不同状态下的细胞中的半胱氨酸,利用串联质谱技术,对混合的样品进行质谱分析。来自两个样品中的同一类蛋白质会形成易于辨识比较的两个不同的峰形,能非常准确的比较出两份样品蛋白质表达水平的不同。ICAT 的好处在于它可以对混合样品直接测试;能够快速定性和定量鉴定低丰度蛋白质,尤其是膜蛋白等疏水性蛋白等;还可以快速找出重要功能蛋白质。
由于采用了一种全新的ICAT 试剂,同时结合了液相色谱和串联质谱,因此不但明显弥补了双向电泳技术的不足,同时还使高通量、自动化蛋白质组分析更趋简单、准确和快速,代表着蛋白质组分析技术的主要发展方向。针对磷酸化蛋白分析以及与固相技术相结合ICAT 技术本身又取得了许多有意义的进展,已形成ICA T 系列技术。用具有不同质量的同位素亲和标签( ICATs) 标记处于不同状态下的细胞中的半胱氨酸,利用串联质谱技术,可对混合的样品进行质谱分析。
5 生物信息学
近年来,生物信息学在生命科学研究中起着越来越重要的作用。利用生物信息学对蛋白质组的各种数据进行处理和分析,也是蛋白质组研究的重要内容。生物信息学是蛋白质组学研究中不可缺少的一部分。生物信息学的发展,已不仅是单纯的对基因组、蛋白质组数据的分析,而且可以对已知的或新的基因产物进行全面分析。在蛋白质组数据库中储存了有机体、组织或细胞所表达的全部蛋白质信息,通过用鼠标点击双向凝胶电泳图谱上的蛋白质点就可获得
如蛋白质鉴定结果、蛋白质的亚细胞定位、蛋白质在不同条件下的表达水平等信息。目前应用最普遍的数据库是NRDB 和dbEST 数据库。NRDB 由SWISS2PROT 和GENPETP 等几个数据库组成,dbEST是由美国国家生物技术信息中心(NCBI)和 欧洲生物信息学研究所(EBI)共同编辑的核酸数据库;计算机分析软件主要有蛋白质双向电泳图谱分析软件、蛋白质鉴定软件、蛋白质结构和功能预测软件等。
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