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系统生物学:理论与技术

已有 1943 次阅读 2014-8-6 16:19 |个人分类:2014y|系统分类:科普集锦| 系统医学, 系统遗传学, 系统生物技术

系统方法(systems approach)、系统实验(systematic experiments)测量和系统模型(biosystem models)的生物系统研究,涉及多学科交叉与综合研究,包括,生物系统理论(bio-system theory)和生物系统技术(biosystem technology),如,数据分析软件、计算机语言与生物信息学等构成计算生物学方法,纳米生物技术与工程生物学、人工系统设计与微电子学原理等是工程学方法。

源于生物体结构、功能与演变的相互关系和统一性,以及系统科学的理论探讨,从达尔文的生物形态与功能进化理论(evolution theory)转换到生物系统(分子-细胞-器官-生态层次)的结构理论(structure theory),包括,1)系统的结构整合(integration- 分解与综合;2)功能适应(oscillatordynamics- 稳态(stability)、适应(adaptation)、动态与调控(control)行为的动力学和3)模块(modular)的分层建构(construction)等规律合成与工程设计等,相应于系统的整合、转换与建构(设计是工程学)成为生物系统与人工生物系统研究的理论依据。

系统生物学与医学、系统遗传学与生物工程研究,包括:

1)理论或数学生物学、逻辑模型,系统科学理论和生物数学方程,如,MA.SavageauE.Voit在生物化学系统论等研究,R.Rosen(与Mesarovic M.编辑出版1968年系统论与生物学会议论文集)、DB.KellO.Wolkenhauer等是数学生物学研究;

2)计算(in silico)生物学或生物信息学,计算机(simulation)模拟方法和生物信息技术,如,北野宏明(H.Kitano)论述的计算系统生物学和数据分析软件,系统结构、调控和稳定、建构的设计就是结构论3规律的展开,M.Tomitae-cell模型,D.Nobel在心脏的计算机建模,生物信息学分析和细胞信号传导的软件模型等方法;

3)实验技术或技术生物学,化学生物学和组学(omics)分子生物技术,包括,差异基因表达分析和微流控芯片、仪器等,如,胡德(Hood)和T.Ideker的组学实验方法与计算机数据分析论述,R.Aebersold与蛋白质组学高通量技术、G.Church的生物芯片技术和系统(systematic)数据测定等;

4)工程设计与合成生物学,工程方法的人工设计、纳米生物技术,基因工程与DNA合成生物技术,J.CollinsAP.Arkin SA.BennerT.Knight的分子模块设计与合成,以及van OudenaardenJ.Nielsen的细胞工厂概念等;

5)复杂系统网络或物理生物学的图论、网络拓扑学分析等方法,如,T.PawsonB.PalssonS.LeiblerA-L.Barabási等网络生物学,包括分子网络代谢反应、信号传导、基因调控和细胞通讯 - 神经-内分泌、免疫网络到生态系统等层次的生物系统等,最早是70年代的免疫网络理论研究。

-(系统生物学简史

Systems Medicine – Systems Genetics & Biotechnology)-

 



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