系统生物学引言

贝塔朗菲：“系统是相互联系相互作用的诸元素的综合体”。
强调元素间的相互作用以及系统对元素的整合作用。
分子生物学：仅仅关心个别的基因和蛋白质（研究对象）
基因序列-结构-功能
系统生物学：着眼于研究生物系统组成之间的相互关系、（细胞信号传导和基因调控）网络和系统功能的涌现
相互作用-网络-功能

涌现性，通常是指多个要素组成系统后，出现了系统组成前单个要素所不具有的性质

系统生物学目标：模拟和发现系统产生的涌现性，并最终建立一个模型预测系统行为

系统生物学由来

还原论

事物整体一定等于部分之和，不多也不少，包括生命体。

还原论生命科学的四大特征

简单化（系统组成），如细胞单位
线性化（相互关系），如信号通路
定性化（系统行为），如免疫力好
实验化（研究方法），如蛋白质结构测定

获得了单个分子的详细信息，但在脱离了整个系统的相互作用和联系后难以理解系统的整体行为。

整体论和系统论

贝塔朗菲提出整体论的基本原理“整体大于部分之和”
人类基因组计划；蛋白质组学
系统论是还原论和整体论的辩证统一

经典生命科学与系统生物学之比较

经典生命科学系统生物学

简单化（系统组成） - 复杂化
线性化（相互关系） - 网络化
定性化（系统行为） - 定量化
实验化（系统研究方法） - 理论化

系统生物学定义和研究内容

定义

定义：系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、mRNA、蛋白质等）的构成，以及在特定条件下这些组分之间的相互关系，并通过计算生物学建立一个数学模型（理论模型）来定量描述和预测生物功能、表型和行为的学科。 -胡德
系统生物学之父：李·胡德
系统生物学代表科学家：北野宏明

系统生物学的四个研究层次

（1）系统结构的识别和研究（系统结构）
（2）系统的动态特征分析（系统行为）
（3）系统的控制方法（系统控制）
（4）系统的设计方法（系统设计）

系统生物学主要研究策略

（1）整合-系统生物学的核心和灵魂
体现在三个层次
第一：系统内不同性质的构成要素（基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等）的整合研究
第二：从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合（多细胞生物）
第三：研究思路和方法的整合
（2）干涉-系统生物学的钥匙
（3）数学建模和模拟分析

系统生物学的技术平台

所谓组学（-omics），就是把与研究目标相关的所有因素综合在一起，作为一个‘系统’来研究。

基因组学

是研究生物基因组的组成，组内个基因的结构、相互关系及表达调控的科学
结构基因组学
基因定位；基因组作图；测定核苷酸序列
功能基因组学
基因的识别、鉴定、克隆；基因结构、功能及其相互关系；基因表达调控的研究

转录组学

转录组是某个物种或者特定细胞类型产生的所有RNA
转录组学是对转录水平上发生的事件及其相互关系和意义进行整体研究的一门学科

蛋白质组学

蛋白质组：由一个细胞、组织或机体的基因组所表达的全部相应蛋白质
蛋白质组学：蛋白质组学本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平、翻译后修饰、蛋白质与蛋白质相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病机理、细胞代谢等过程的整体而全面的认识。

糖组学

指在组学水平上收集、分析和利用糖苷的生物学数据

代谢组学

效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式。

相互作用组学

系统地研究各种分子相互作用，包括蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸、蛋白质-代谢物等的相互作用和这些作用形成的分子机制、途径和网络

1系统生物学引论