系统生物学的研究进展论文

系统生物学的发展：实验方法与系统方法构成科学研究的基该方法，19世纪是实验生物学（生态、生理、遗传与医学等）范式建立，20世纪是实验生物学迅速发展和系统生物学（生态、生理、遗传与医学等）范式形成。系统科学（包括控制论、信息论）根源于生命科学，发展了计算机科学而又应用于生物科学，将开发出生物计算机。维纳与香农从动物与通讯行为的研究中提出控制论与信息论，整个系统科学根植于有机体哲学思维。系统生物学，最初开创于贝塔郎菲的一般系统理论与理论生物学，艾根的超循环理论发展了细胞、生物化学与分子层次的系统论。20世纪70年代国际召开了“系统论与生物学” (systems theory and biology) 会议，80年代召开了生物化学系统论、生物系统的计算机模型等探讨的国际会议 （第11届国际分子系统生物学会议2009 年6 月于中科院上海召开）。系统生物学的概念在20世纪中叶已经提出，合成生物学的概念提出于基因重组技术的产生，进化理论、有机分子合成可以说是最早的探索。系统生物学的发展经历了三个历史时期：第一期，生态系统，系统生态学与行为、心理学，开始于 20 世纪60~70 年代；第二期，生理系统，系统生理学与神经、内分泌、免疫学，开始于20世纪70~80年代；第三期，遗传系统，系统遗传学与胚胎、发育生物学，系统遗传学的概念与词汇于20 世纪90 年代中科院曾邦哲（曾杰）发表，并于1996年主办第1 届国际转基因动物学术研讨会（秘书长）阐述了系统论与生物工程、输卵管生物反应器及基因组进化与生物体发育自组织系统理论，遗传学从染色体行为的细胞遗传学、基因表达信息流的分子遗传学，发展到了系统遗传学的细胞发生信号传导与基因调控网络研究，并重新于第19届国际遗传学大会阐述（包括指出C. Nuslein-Volhard、S. Brenner等是较早以systematic方法研究遗传学的科学家）。2008 年3 月美国加州举办了整合与系统遗传学会议，2009 年10月荷兰召开了系统遗传学研讨会。1999 年初于德国建立系统生物科学与工程网及筹备联合协会、国际会议等 (1999 年10 月Nature 和12 月Kybernetes），曾邦哲（ZengBJ）定义生物系统理论与实验、计算(computational）、工程方法的生物系统分析与人工生物系统研究，并阐述其自组织系统结构理论基础，1999-2000年将筹备通知发送到系统科学、计算机科学、纳米科学、生物医学、生物工程等广泛领域的国际科学家（包括邀请C. Nuslein-Volhard、Tomita等著名科学家），细胞是由大规模生物分子（纳米）构成的复杂生物系统，基因组是可以重编程序的智能系统，生命系统人工设计与改造，可以开发出细胞生物机器。2000 年同期，日本Kitnano 和Tomita 举办国际系统生物学会议，美国Hood 建立系统生物学研究所，美国 Kool 重新提出合成生物学的概念。2001年月（9月出版）、Ideker T & Hood L9月和Kitano 月（MIT出版2000年会议论文集）等发表文章论述系统生物学的系统论、组学和计算方法等，2002年日本北野宏明（Kitano H.） 、2003年美国胡德（Hood L.）[8] 也论述了系统生物学是实验与计算方法整合的生物系统研究，2008年Nature文章[9] 则论述了系统生物学与合成生物学的结构理论。2005年Ideker赞同是如同Kitnano的分子水平的系统生物学概念，2007年Kinano阐释系统生物学是在分子生物学层次的重新提出。计算生物技术、组学 (omics) 生物技术与合成生物技术，构成系统生物学发展的技术基础 - 系统生物技术(systems biotechnology），现代系统生物学是生物系统的理论与技术整合的研究体系。21 世纪伊始，权威刊物 Nature、Science 发表系统生物学、合成生物学等专刊，终于进入了系统生物科学（简称系统生物学）全球化迅速发展时代。

谁一个、、论文不才交么……生物信息在生物学研究中的作用。生物信息是指生物体中包含的全部信息，如基因组信息、蛋白质、核酸、糖类等生物大分子的结构等。生物信息对生物体的生存、繁殖都起着重要作用。生物信息包含的范围很广，除遗传物质、神经电冲动和激素之外，生物体发出的声音、气味、颜色以及生物的行为本身都含有信息，都对生物的个体和群体产生影响，和生物的生存与进化密不可分。生物信息的特点是消耗极少的能量和物质即可产生极大的生物效应。生物信息一般可分为遗传信息、神经和感觉信息及化学信息。虽然遗传信息和神经感觉信息的载体都属于化学物质，但通常所指的化学信息是除以上两类物质以外的化学物质所携带和传递的信息。高等生物的激素及昆虫外激素都属于这一类。遗传信息是指生物为复制与自己相同的东西、由亲代传递给子代、或各细胞每次分裂时由细胞传递给细胞的信息, 即碱基对的排列顺序(或指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序） 。遗传信息以密码形式存储在DNA分子上，通过DNA的复制传递给子代。在后代生长发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA，后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能。从历史上看，首先是由（1866）的研究形成了概念，即相应于生物各种性状的因素（现在称为基因）中包含着相应的信息（以后等人（1941）所开创了遗传生物化学的研究，描绘出这样一个轮廓：基因和决定生物结构与功能的蛋白质之间具有一对一的对应关系。 关于基因的化学本质方面，根据等（1944）进行的转化实验，以及和（1952）用大肠杆菌噬菌体的DNA进行的性状表达实验，已阐明DNA是遗传信息的载体。附着DNA结构研究的进展，现在已经确立了这样的概念，即基因所具有的信息可将DNA的碱基排列进行符号化。信息在表达时，DNA的碱基排列首先被转录成RNA的碱基排列，然后再根据这种排列合成蛋白质。有的病毒的遗传信息的载体不是DNA，而是RNA。遗传信息不仅有相应于蛋白质的基因信息，也包括对信息解读所必需的信息、控制信息表达所必需的信息，以及生物为了复制与自己相同结构所必需的一切信息。神经和感觉信息靠电脉冲和神经递质携带和传递。神经系统接受内外环境中的信息，进行加工处理，调节和控制机体各部分功能。生物靠神经系统电脉冲和神经递质携带和传递。神经系统的功能是接收、传递内外环境中的信息，加以处理、分析,从而控制和调节机体各部功能,对环境作出适当的反应。因此，神经信息对于有机体的生存以及正常生活起着至关重要的作用。化学信息是除上述两类物质外由化学介质传递的信息。生物体的各种功能能够有条不紊地进行，对环境能及时做出反应，是由于生物体内存在着通过各种各样的化学信息分子进行传递的信息系统。生物信息在生物研究中有重要作用，然而，原始的生物信息资源挖掘出来后，生命科学工作者面临着严峻的挑战：数以亿计的ACGT序列中包涵着什么信息？基因组中的这些信息怎样控制有机体的发育？基因组本身又是怎样进化的？生物信息学产业的高级阶段体现于此，人类从此进入了以生物信息学为中心的后基因组时代。结合生物信息学的新药创新工程即是这一阶段的典型应用。因此，生物信息学便是生物信息在生物研究中重要应用。 生物信息学是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。生物信息学研究对象是生物信息。其研究重点主要体现在基因组学和蛋白学两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。 具体而言，生物信息学作为一门新的学科领域，它是把基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。基因组信息学,蛋白质空间结构模拟以及药物设计构成了生物信息学的3个重要组成部分。从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学应包括这3个主要部分：(1)新算法和统计学方法研究；(2)各类数据的分析和解释；(3)研制有效利用和管理数据新工具。 生物信息学作为基因组研究的有力武器，被广泛地用来加快新基因的寻找过程，以达到将“有用”新基因抢先注册专利的目的。在这场世界范围内的竞争中，中国科学家以及科研资金投向的决策部门如何结合我国科研水平的现状、优势领域等客观情况将有限的投资投入以求获得最大可能的科学研究以及商业回报，是一个无法回避的新课题。 生物信息学的主要研究方向： 基因组学 - 蛋白质组学 - 系统生物学 - 比较基因组学，随着包括人类基因组计划在内的生物基因组测序工程的里程碑式的进展，由此产生的包括生物体生老病死的生物数据以前所未有的速度递增，目前已达到每14个月翻一番的速度。同时随着互联网的普及，数以百计的生物学数据库如雨后春笋般迅速出现和成长。然而这些仅仅是原始生物信息的获取，是生物信息学产业发展的初组阶段，这一阶段的生物信息学企业大都以出售生物数据库为生。以人类基因组测序而闻名的塞莱拉公司即是这一阶段的成功代表。 综上所述,对生物信息的研究对生物学的蓬勃发展具有重要作用。