系统生物学 第一章 系统生物学概况

中文参考书，系统生物学的理论、方法和应用德克里普等.何福初等，复旦大学出版社，2007。系统生物学基础日期由北野宏明编辑；刘必峰，周彦宏等，化学工业出版社，2007。系统生物学：哲学基础 .荷兰巴德等主编，孙等译，科学出版社，2008年。系统生物学，张自力王振英主编，科学出版社，2009。王一菲等，化学工业出版社，2010。嘿。EnglishBooks，KLIppe . etc . SystemBiology : atextBook，Wiley-VCH，2009AlberghinaL.WesterhoffH.V .(编辑.)系统生物学： DefinitionsAndperspectives(topicsIncurrentgenetics)，Springer-Verlagberlinheidelberg，2005 .帕尔松生物信息系统，剑桥大学出版社，2006。科诺普卡. k .系统生物学：原理，方法，和概念，计算机科学出版社，2006 .克里泰亚.艾尔斯特(编辑)。)计算系统生物学，ElsevierAcademicPress，2006.WilkinsonD.J .stochasticmodelingforsystemsbbiology，CRCPress，2006 .桑登科(Eds .)IntroductiontoSystemsBiology，HumanaPress，2007 .马可斯，生物信息学与系统生物学： CollaboratoreSearchAnDresources，Springer-Verlagberlinheidelberg，2008 . NaKanishis . et .)systembiology : thechallengeofcomplexity，springertokyoberlinheidelberg new York，2009.McDerMottJasonetc .(编辑.)计算系统生物学(SpringerProtocalS 3360 MethodsInMoleCularBiology)，人类出版社，2009年。OlegDeminIgorGoryanin，kineticmodelinginsystemsburology，crcpress，2009.第一章系统生物学概述，什么是系统生物学？人类认识世界的两种方法，还原论整体论，renewaters(1595-1650)“我思故我在”，Jan smots(1870-1950)“整体论”，生活是一个多层次、多功能的复杂建筑系统。研究其运动变化规律的科学叫做生物科学或生命科学。长期以来，科学家们一直在从群体、个体、细胞和分子等不同层次，从形态解剖学、生理学和生物化学、遗传发育、免疫、种群和进化等不同方面探索生命运动的规律。所有的生命都来自一个共同的祖先达尔文，不同的生物遵循一个统一的规律，DNA是实现生命复制的基本大分子，复制是将DNA的双螺旋传递给后代，具有不同结构的蛋白质负责不同的生命活动，酶、运动蛋白、血红蛋白、具有不同氨基酸序列的蛋白质具有不同的空间结构，蛋白质是由20种氨基酸连接的生物大分子。蛋白质的形成依赖于DNA的遗传信息。遗传密码(三个碱基)决定一种氨基酸。基因是包含遗传密码的一段DNA序列。基因决定蛋白质。根据遗传密码，蛋白质的氨基酸序列是确定的，现代生命科学的“中心法则”，现代生物学家眼中的简化生命观，个体水平，细胞水平，生命和非生命的本质区别，它们都遵循统一的物理和化学法则。现代生命科学的特征已经被简化、线性化、定性、实验和总结。长期以来，在研究对象系统时，人们采用还原论来独立地分析和研究系统的各个要素。到目前为止，还原论的研究已经取得了很多成果，在细胞甚至分子水平上对生物体有了非常具体的了解，但是很难对生物体的整体行为给出系统而完整的解释。生物科学仍处于实验科学阶段，还没有形成一套完整的理论来描述生物体如何作为一个整体实现其功能行为。还原论及其局限性，创始人：笛卡尔分析重建法的主导地位：分析、分解、还原了400年，创造了一套面对巨大问题的可操作的科学方法：复杂系统，利用知识的叠加方法，寻找整体的“突现属性”是不合适的。从宇宙、生物圈、动物王国、植物王国，到个人、器官、组织、细胞、细胞器、DNA、基因片段.脱氧核糖核酸双螺旋结构的发现和随后的基因突破已经到达了有机生命和无机物质的转折点，还原论在生命科学领域所承担的使命几乎已经结束。传统思维：信号路径的实际情况：信号网络，27，人类认识世界的两种方法，简化主义，勒内笛卡尔(1595-1650)“我思故我在”，简斯莫茨(1870-1950)“整体论”。基因组(Genome)包含细胞或生物个体的一整套遗传信息的所有遗传物质，原核基因组：1.5兆字节(1500个基因)-8兆字节(7500个基因)，古细菌基因组：1.5兆字节(1500个基因)-3兆字节(2700个基因)，真核基因组核基因组：1.3107千字节(6000个基因)-3.3109千字节(40000个基因)线粒体基因组：16千字节(13个基因)-399千字节(34个基因)叶绿体基因组在“后基因组”时代的基因组中，人类基因组23条染色体：3.3X109bp，常染色质：2.9X109bp，异染色质：0.4X109bp，基因数：20，000-25，000-1.5%的序列被用来编码基因，人类基因组计划HGP，人类基因组计划的意义(1)，研究基因组学(基因组学)，功能基因组学(功能基因组学)，转录组学(蛋白质组学)，代谢组学(代谢组学)给出了.高通量和低成本测序技术：个性化医学的基础，2000年：10，000美元测序费/百万个碱基，2010年：1美元测序费/百万个碱基，在过去五年内，一个人的全基因组测序费将不超过1，000美元；到2020年，测序的成本将大大降低。英国10K项目是威康公司在三年内资助1000万英镑来确定10000个个体的基因组序列，旨在发现与肥胖和精神分裂症等疾病相关的罕见基因变异。UK10K是4000名英国人的完整基因组序列，其中一半针对英国的双胞胎，另一半针对父母和孩子。这6000个人只测量了他们的外显子序列。外显子测序的所有参与者必须具有“特别突出的表型”，这有助于将多基因相互作用疾病定位于特定基因。其中，2000人极度肥胖；3000人患有神经元发育障碍；另有1000人患有罕见疾病，如先天性心脏病。人类蛋白质组资源(HPR)计划，使用抗体的人类蛋白质组的系统检测，MathiasuhlenroyalininstituteoftechnologyWeaden教授，生命进化和转录组，非编码RNA:的复杂性来源，后基因组时代，酵母的基因功能网络，后基因组时代的生命观：复杂系统，后基因组时代的生命观：复杂系统，细胞信号转导网络，神经网络，后基因组时代的生命观：复杂系统，人类基因组正在改变人的一生，约翰霍普金斯大学医学院从1991年到2002-2005年，从冰岛大约600人身上采集了DNA样本。研究人员测量了111个样本中每一个样本的DNA甲基化总量，并比较了2002年至2005年和1991年同一个人的DNA甲基化总量。结果显示，大约三分之一的个体的甲基化水平在11年的时间内发生了变化。然而，变化的方向是不一致的。一些人增加了甲基化的总量，而另一些人却失去了甲基化。传统生物科学(中国传统医学)、经典生物实验科学、系统生物学、系统生物学是理解复杂生命系统的新视角，综合研究、分析研究、分析综合研究、系统生物学是21世纪生命科学革命、科学革命、科学革命、传统科学、传统科学和时代的代表。49，经典生命科学简化线性化定性实验，系统生物学复杂网络定量理论化，经典生命科学与系统生物学比较，物理学，物理现象观察，数学描述F=maE=MC2，物理学描述，生命科学，生命现象观察，数学描述？生物学描述，系统生物学，定义：系统生物学是系统地研究所有成分的组成(基因，信使核糖核酸，蛋白质等)。)在生物系统和特定条件下这些组件之间的相互关系，并分析生物系统在一定时期内的动态过程。中国古代哲学的系统(互动整体)辩证唯物主义思想：物质世界是由无数相互联系、相互依存、相互制约、相互作用的事物和过程构成的统一整体马克思、恩格斯，系统生物学从系统的层面理解生物系统，运用一系列原理和方法研究分子行为与系统特征和功能之间的关系，并通过各种基因组学和计算生物学的结合，定量地阐明和预测生物功能、表型和行为。systembiologyisadisciplinetstudy thepatial-temporalininteractionsofcomponents in differentlevelsofcbiologicalsystems，SeekingtofindTheLawsinthenOrganizationPrinciples，dynamicbbehaviorsandmergentproperties of uchbiologicalsystems，组织学组学基因组学转录组学蛋白质组学糖组学脂质组学代谢组学表观基因组学宏基因组学计算系统生物学，56，近几十年发展最快的生物科学，21世纪生物学，分子水平，系统生物学基础，综合宏观科学，分子生物学，系统生物学，系统生物学，系统生物学和分子生物学，57，分子生物学和系统生物学，58，分子生物学和系统生物学。59，传统分子生物学，各种“组学”，系统生物学，少，多，多对多，(相互作用)，组织原理，动态行为，突现性，研究范式的变化，“系统论是还原论和整体论的辩证统一”钱学森，对还原论的超越，自然，第7卷，2006年11月，/background/images/elephant.gif,1948年，控制论之父诺伯维纳提出，生物系统和控制系统可以用同样的科学方法来研究。20世纪60年代的生物化学系统理论(BST)，70年代的代谢控制理论(MCT)，21世纪的系统生物学，稳态或准稳态，理论和模型数据不足，分子生物学、基因组测序和高通量测量技术的进展，使建立生物信息系统(BIS)成为可能，人类基因组计划和各种组织学技术将生物学带入系统科学时代。基因组上二维非基因组的线性排列。自然生物技术22，1218-