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计算系统生物学简介 崔庆华2008 3 14 Outline 计算系统生物学简介网络的数学模型网络可视化工具Pajek无尺度网络和小世界网络 生物信息学的分支 Bioinformaticsisdefinedasascientificdisciplinethatencompassesallaspectsofbiologicalinformationacquisition processing storage distribution analysisandinterpretation thatcombinesthetoolsandtechniquesofmathematics computerscienceandbiologywiththeaimofunderstandingthebiologicalsignificanceofavarietyofdata 生物信息学的兴起 Data Large scaleandhigh throughput High dimensional Non linear Noisy Unequallydistributed WhatisSystemsBiology Notanewconcept Systemsbiologyisanemergentfieldthataimsatsystem levelunderstandingofbiologicalsystems Kitano2002 Tounderstandbiologyatthesystemlevel wemustexaminethestructureanddynamicsandcellularorganismalfunction ratherthanthecharacteristicsofisolatedpartsofacellororganism Systems的层次性 WhySystemsBiology http www newvisions ucsb edu background images elephant gif WhyComputationalSystemsBiology Goldenopportunity now Morethan16internationalmeetingsin2006 Morethan10booksinthepasttwoyears Journals Molecularsystemsbiology Nature EMBO BMCsystemsbiology IETsystemsbiology EURASIPJournalonBioinformaticsandSystemsBiologyetc Large scale high throughputdata FieldsofComputationalSystemsBiology Biologicalnetworksconstruction suchasgeneregulatorynetworks cellularsignalingnetworks metabolicnetworks protein proteininteractionnetworks geneticinteractionnetworks geneco expressionnetworks literaturenetworks FieldsofComputationalSystemsBiology Propertiesofsystems suchastopology robustness tolerance Albertetal Nature2000 FieldsofComputationalSystemsBiology Gohetal PNAS2007 P53region TGF region Rasregion Cuietal MSB2007 Biologicalquestionsonsystems levels suchasdiseases evolution medicineetc 生物复杂网络的数学模型 0 图论 graphtheory 中的一个图 graph 两个集合V A B C D E 和E AB AC AB BC CD DE ABCDE 网络可视化软件Pajek 有向网络 Vertices Edges Arcs 自组织临界性 selforganizationcriticality 幂律分布powerlaw 钟形分布 钟形分布 成年人身高 体重跳远的距离苹果大小 幂律分布 城镇人口 纽约800万 Duffield52个地震战争人类语言词汇的使用频率音乐年薪网站点击量论文引用率 Howaboutnetworks 网络节点的度 degree 度的分布 随机网络 真实网络 无尺度网络 真实网络 社会网络电话calling网络通信网络交通网络河道电网 真实网络 hubs top15 degree 真实网络 小世界属性 真实网络 小世界属性 地球上任意两个人之间的平均距离是6 6度分离 sixdegreesofseparation 2001 Wattsinternet小世界网络实验 小世界属性的度量 ShortestpathA E A B C D ENetworkdistance 3 Averageshortestpath networkdistance Clusteringcoefficient CC 小世界属性的度量 例子 构建和研究网络的一个模型 二部图