系統(tǒng)生物學2011秋第一講緒論

(Systems馬彬（第一講(Contents&學術組織、會議 (Research(Plan&Aconfusing

21thCentury者說 新瓶老TheScientist|Volume17|Issue19|27Oct.6,2003那么，究竟什么是“系統(tǒng)生物學”呢(Whatissystems(Systems系統(tǒng)生物學 系統(tǒng)生物學=系統(tǒng) 生物學 系統(tǒng)生物學≠系統(tǒng) 生物SystemsBiology 系統(tǒng)的思想（相互作用著的整體 系統(tǒng)特的的WhatisSystemsSystemsbiologyisanemergentfieldthataimsatsystem-levelunderstandingofbiologicalsystems.Tounderstandbiologyatthesystemlevel,wemustexaminethestructureanddynamicsofcellularandorganismalfunction,ratherthanthecharacteristicsofisolatedpartsofacellororganism.HiroakiKitano（北野宏明）Ph.DProjectDirectorSonyScience,295,1662-1664

ScienceWhatisSystemsSystemsbiologyisascientificdisciplinethatendeavorsto fyallofthemolecularelementso logicalsystemtoassesstheirinteractionsandtointegratethatinformationintographicalnetworkmodelsthatserveaspredictivehypothesestoexplainemergentbehaviors.Science,360,640-643LeroyHood（MDPhD）isrecognizedasoneoftheworld’sleadingscientistsinmolecularbiotechnologyandgenomics.In2000,Hoodco-founded,andiscurrently of,theInstituteforSystemsBiologyinSeattlewhichpioneerssystemsapproachestobiologyandmedicine.什么是系統(tǒng)生物學和生物體整體水平楊勝2004,19（1）：31- Systemsbiologyisadisciplinetostudythespatial-temporalinteractionsofcomponentsindifferentlevelsofbiologicalsystems,seekingtofindthelawsintheorganizationprinciples,dynamicbehaviorsandemergentpropertiesofsuchbiologicalsystems.Themeaningof“Systems”in“SystemsNot:Systematics系統(tǒng)分類學，種系發(fā)生學Sameasin“SystemsAlsocalled:“NewSystemsBiology”An“old”but“new”AlfredLotka,ElementsofPhysicalBiologyLudwigvonBertalanffy,TheOrganismConsideredasaPhysicalSystem(1940)ErwinSchrodinger,Whatislife?withmindandmatterandautobiographicalsketches.NorbertWiener,CyberneticsClaudeE.Shannon,AMathematicalTheoryofCommunicationHodgkin&Huxley,themodelofelectricalexcitabilityofneuronsHenrikKacser,Metabolic ysis,…andsoWhatmakes“SystemsBiology”----byLeroy(Contents&學術組織、會議 (Research(Plan&Physiologyisthescienceofstudyingthefunctionalactivitiesanditsmechanismsinbiologicalbody.Forexample:whycanheartautomaticallybeat?英國人哈維是 理學的奠基

WilliamHarvey(1578- 分子生物究的結構與功能、、轉錄、表達和調

16S

蜘蛛毒

金屬硫蛋

胰島 蛋白

光合作用受Bioinformaticsistheapplicationofstatisticsandcomputersciencetothefieldofmolecularbiology.（fromWiki）AsScience從信息的角度，認識生命活動中AsTechnology: Bioinformatics--adefinitionbyBioinformaticsisdefinedasascientificdisciplinethat passesallaspectsofbiologicalinformationacquisition,processing,storage,distribution, ysisandinterpretation,thatcombinesthetoolsandtechniquesofmathematics,computerscienceandbiologywiththeaimofunderstandingthebiologicalsignificanceofavarietyofdata.人 組計 人 組3.2×109曼哈曼哈 計 登月計人人 組計為什么提出為什么提出60年代初，Kennedy提出兩個科學計劃登月計

攻克腫瘤計劃 人類遺傳信息的復雜人人組計(HGP，HumanGenome目標：整體 人類遺傳信息的奧公共領域和Celera公司同時宣布完成人類組工作草 國際公共領域結《Science 《Nature》封《Nature》封《Science》封

HighthroughputScience,Vol291,1221-1224,16FebruaryChallengesindecodinggenomic Proteomicsisthelarge-scalestudyofproteins,particularlytheirstructuresandfunctions.(fromWiki)meaning1:asetof

RoboticpreparationofMALDImassspectrometrysamplesonasamplecarrier.meaning2:codedproteinsbythewhole生命活動三要素：物質、能量、信系統(tǒng)生物學與合成生物學的關“Synthetic 涌現(xiàn)屬少系統(tǒng)生物學的哲學思人類認識世界的兩種方法RENEDESCARTES(1595-"IamthinkingthereforeI JanSmuts(1870-1950)“HolismandEvolution”400 對還原論“ Nature,Volume7,November是生物作者：Edda

是建模仿是系統(tǒng)科學(我加的生命科學的第二人 組計系統(tǒng)生物學科中心法則的學 分子生物學的誕 時“BigBiology”&“SmallNature,2004新的綜小科小科大科系系統(tǒng)生物(Contents&學術組織、會議 (Research(Plan&系統(tǒng)生物學研究的四第一步：對選定的某一生物系統(tǒng)的所有組分進行了解和確定，描繪出該系統(tǒng)的結構括 出一個初步的系統(tǒng)模型。第二步：系統(tǒng)地改變被研究對象的組成成分（如突變）或外部生長條件，然后觀測在這些情況下系統(tǒng)組分或結構所發(fā)生的相應變化，包括表達、蛋白FourFourUnderstandingofsystemUnderstandingbehaviorsoftheUnderstandinghowtocontroltheUnderstandinghowtodesignthe--byHiroakiKitano自上而下(Top-down，以Hood為代表自下而上(Bottom-up，以Kitano為代表整合整合－系統(tǒng)生物學 到細胞、到組織、 的各個層次的整合系統(tǒng)生物學三大學科基生命科信息科系統(tǒng)科 兩大技術支基本技雜交和印跡技高通量技 技克隆載體與DNA文ChIP-chip和ChIP-PET技 生物、RNA干各種顯微示蹤技等

Fluorescence計算技SystemsSystems計算具有實驗和理論------數(shù)學的運一門科學只有當它充分利用數(shù)學之后，才能成為一門精確的科微分方程（常微分方程、偏微分方程、差分方程生命的與進化生命的學說 ,Maple,Mathematica（PySCeS）系統(tǒng)生物學的應(Contents&學術組織、會議和(Research(Plan&學術熱研究機構與研究組InstituteforSystemsBiologyfoundedbyLeroyHoodin1999HiroakiOtherfamousSystemsBiologyDepartmentatHarvardMedicalComputationalandSystemsBiologyInitiativeatBio-XatStanfordBioSPIProjectatWeizmann,SystemsX.ch,TheSwissInitiativeinSystemsCaltech,UniversityofEdinburgh,UniversityofGotenberg,HumboldtUniversityBerlin,InstituteforBiology,TheoreticalBiophysics,Berlin,Germany系統(tǒng)生物 數(shù)學與系統(tǒng)科 ，生物信息學蘇州大學系統(tǒng)生物 等重要學術會ICSB:InternationalConferenceonSystems11th,Edingburgh,UK,October10-15,WCSB:InternationalWorkshoponComputationalSystemsBiology,7th.(Luxembourg,June16-18,2010)ICCSB:InternationalConferenceonComputationalandSystemsBiology,2011(Manila,Philippines,March29-31,2011)主要學術MolecularSystemsPLoSComputationalBioinformatics(SBBMCSystemsBMCJournalofTheoreticalJournalofComputationalinsilicoMolecularBiophysicalIETSystemsNature,Science,Cell,

中文期(Contents&學術組織、會議和(Research(Plan&法和應用》[德]等著 等譯，旦大 ，2007KlippE.etc.SystemsBiology:ATextbook,Wiley-VCH,2009.]《系統(tǒng)生物學：哲學基礎》[荷]布杰德等編著；等譯，科學《系統(tǒng)生物學》，張自立，編著，科學，2009《系統(tǒng)生物學導論：生物回路的設計原理》尤.著，王翼飛等譯，化 OtherEnglishAlberghinaL.&WesterhoffH.V.(Eds.)SystemsBiology:Definitionsand(TopicsinCurrentGenetics),Springer-VerlagBerlinHeidelberg,PalssonB.O.SystemsBiology:PropertiesofReconstructedNetworks,CambridgeUniversityPress,2006.KonopkaA.K.SystemsBiology:Principles,Methods,andConcepts,CRCPress,KrieteA.&EilsR.(Eds.)ComputationalSystemsBiology,Elsevier