第七章：系统生物学.ppt

　　第七章：系统生物学

　　普通高等教育 “十二五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics

　　第一节 系统生物学基本概念

　　一、历史的机遇 二、生物还原论与生物综合论

　　三、什么是系统生物学 系统生物学(System Biology) 是研究一个生物系统中所有组成成分(gene、mRNA、protein等)的构成，以及特定条件下这些组分间的相互关系的学科。

　　四、系统生物学基本框架

　　(一)系统结构鉴定 (二)系统行为分析 (三)系统控制 (四)系统设计

　　第二节 系统生物学基本技术与方法

　　一、测量技术 (一)全面测量 (二)系统生物学测量 (三)定量的高通量测量技术

　　二、系统生物学实验方法 三、系统结构的鉴定 (一)网络结构的鉴定 1、自下而上的方法 2、自上而下的方法 (二)参数鉴定

　　四、系统行为分析 五、系统生物学计算：数据与工具 (一)计算数据日益重要 (二)整体分析日显重要 (三)计算模型越来越重要 (四)计算模型的类型 (五)模型细节的选择

　　第三节 先进的测量技术

　　一、超高分辨率荧光显微镜 (一)光学显微镜的出现及其影响 (二)超高分辨率显微镜的出现

　　(三)超高分辨率荧光显微镜的应用

　　二、四维显微成像系统 (一)细胞分析的历史 (二)细胞系自动获取技术

　　第四节 基因表达调控网络

　　一、基于DBRF方法从稳态基因表达数据推测基因网络 (一)基于差异表达调控识别方法推测基因调控网络

　　二、网络模型 基因表达的方程表示：

　　二、海胆cis-基因调控网络 反式逻辑定义蛋白质相互作用因子与它们控制的基因(或网络中其他转录因子)的相互作用。相反，顺式逻辑定义通过其状态(束缚或无束缚因子)产生特殊基因表达时空模式的启动子序列之间的精确关系。

　　第五节 代谢网络

　　一、酵母中控制半乳糖利用的代谢网络

　　(一)网络的遗传和环境扰动 (二)网络模型的构建和可视化显示

　　(三)观察与预测的比较 (四)通过附加扰动修正模型

　　第六节 信号转导途径

　　一、细菌化学趋向：一个鲁棒的信号转导模型 (一)化学趋向的行为和分子生物学

　　(二)作为系统的性质模拟“鲁棒性” (三)细菌趋向性的完全适应和积分负反馈机制

　　(四)生物学网络的正向工程

　　二、光传导中的单光子响应和钙介导反馈的重现性

　　三、动态平衡和信号转导中的双相响应调节与正反馈及其应用 (一)双相调节正-反馈偶联理论

　　(二)结合蛋白质的TATA框和转录调控 TATA框是许多高表达真核基因启动子中主要的元件，位于转录起始位点上游25~35bp的区域，是TATA结合蛋白(TBP)的结合位点。

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　　(四)MAPK浓度的调节 MAPK----有丝分裂原激活的蛋白激酶

　　第七节 蛋白质-蛋白质相互作用网络

　　一、基本概念 网络是一个图，是节点和连接节点的边的集合。节点可以是分子、基因或蛋白质，边是分子相互作用、遗传相互作用或其他的两个元素之间的关系。

　　二、蛋白质相互作用网络实例 (一)幽门螺杆菌蛋白质相互作用网络 (二)酵母蛋白质相互作用网络

　　(三)线虫蛋白质相互作用网络

　　(四)果蝇蛋白质相互作用网络 (五)人类蛋白质相互作用网络

　　三、基于相互作用网络的功能分析 网络模体(motif)是网络中不同位置重复出现的节点组合的特殊拓扑结构。 (一)蛋白质相互作用网络模体分析

　　(二)整合生物网络模体、主题分析