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九、系统生物学的整体性研究方略
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张星元：九、系统生物学的整体性研究方略
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系统生物学是以整体性研究为特征的整体性生物学，其目标就是要得到一个理想的模型，使其理论预测能够反映出生物系统的真实性。
系统生物学不同于以往仅关心个别的基因和蛋白质的实验生物学，它要研究一个生物学系统中所有组成成分（包括基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等）的构成，以及在指定条件下这些组分间，特别是所有的基因、所有的蛋白质组分间的相互关系的学科。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的，它是在基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）发展的基础上，生命科学研究领域的一门覆盖“组学(-omics)”、计算技术和转基因方法等的系统生物技术。
基因组学、蛋白质组学等的发展，为系统生物学的诞生奠定了基础。系统生物学的基本工作可以大致包括系统模型的初步构建、系统变化的研究、系统模型的修正和再修正等四个阶段性的工作：
1.构建目标生物的初步的系统模型。选定的目标生物系统和配套的环境条件，对它进行组学测试，并参考有关文献资料描绘出该系统有关网络的层次结构，包括基因相互作用网络和代谢途径，以及细胞内和细胞间的作用的网络关系，以此构造出一个初步的系统模型。
2.研究目标生物的系统变化的规律。系统地或有选择地改变被研究对象的内部组成成分（如基因突变）或外部生长条件，然后测试在这些情况下系统组分或网络结构所发生的相应变化，包括基因表达、蛋白质表达和相互作用、代谢途径等的变化，并把得到的有关测试数据进行整合，找出系统变化的规律。
3.修正目标生物的系统模型。把通过实验得到的数据和已掌握的规律，与根据初步模型预测的情况进行比较，修正系统模型。
4.系统模型的继续修正。根据修正后的模型的预测，设计并进行新一轮的改变系统状态（内部组成成分或外部生长条件）的实验，重复第2步和第3步，通过实验和数据分析对模型进行修正。
系统生物学的整体性研究的方略能否延伸到发酵工程，让它走上系统发酵学的轨道呢？
（待续）
系统生物学不同于以往仅关心个别的基因和蛋白质的实验生物学，它要研究一个生物学系统中所有组成成分（包括基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等）的构成，以及在指定条件下这些组分间，特别是所有的基因、所有的蛋白质组分间的相互关系的学科。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的，它是在基因组学（genomics）、蛋白质组学（proteomics）发展的基础上，生命科学研究领域的一门覆盖“组学(-omics)”、计算技术和转基因方法等的系统生物技术。
基因组学、蛋白质组学等的发展，为系统生物学的诞生奠定了基础。系统生物学的基本工作可以大致包括系统模型的初步构建、系统变化的研究、系统模型的修正和再修正等四个阶段性的工作：
1.构建目标生物的初步的系统模型。选定的目标生物系统和配套的环境条件，对它进行组学测试，并参考有关文献资料描绘出该系统有关网络的层次结构，包括基因相互作用网络和代谢途径，以及细胞内和细胞间的作用的网络关系，以此构造出一个初步的系统模型。
2.研究目标生物的系统变化的规律。系统地或有选择地改变被研究对象的内部组成成分（如基因突变）或外部生长条件，然后测试在这些情况下系统组分或网络结构所发生的相应变化，包括基因表达、蛋白质表达和相互作用、代谢途径等的变化，并把得到的有关测试数据进行整合，找出系统变化的规律。
3.修正目标生物的系统模型。把通过实验得到的数据和已掌握的规律，与根据初步模型预测的情况进行比较，修正系统模型。
4.系统模型的继续修正。根据修正后的模型的预测，设计并进行新一轮的改变系统状态（内部组成成分或外部生长条件）的实验，重复第2步和第3步，通过实验和数据分析对模型进行修正。
系统生物学的整体性研究的方略能否延伸到发酵工程，让它走上系统发酵学的轨道呢？
（待续）
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