系统生物学的定义：系统生物学是系统性地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间的相互关系，并通过计算生物学建立一个数学模型来定量描述和预测生物功能、表型和行为的学科。
系统生物学的工作流程①对选定的某一生物系统的所有组分进行研究，构建系统模型。②系统地改变被研究对象的内部组成成分或外部生长条件，观测系统所发生的相应变化，整合全部信息③把通过实验得到的数据与根据模型预测的情况进行比较，并对初始模型进行修订。④是根据修正后的模型，设定新的改变系统状态的实验，重复第二步和第三步，不断地通过实验数据对模型进行修订和精练。
系统生物学研究的4个问题：系统结构的阐述；系统行为的分析；控制系统的方法；如何设计系统
遗传图谱又称连锁图谱或遗传连锁图谱：指基因组内基因和专一的多态性DNA标记相对位置的图谱。
遗传作图的DNA（分子）标记：第一代：限制性片段长度多态性；第二代：简单序列长度多态性；第三代：单核苷酸多态性标记
物理作图：定义：以一段已知核苷酸序列的DNA片段（限制性酶切位点、序列标签位点等）为标记,以Mb或Kb作为图距绘制的基因组图。基本要素：路标、单位、顺序、可复制的DNA片段
为什么要进行物理作图？遗传学图谱分辨率有限；遗传学图谱精确度有限
物理作图的基本原理：物理图谱的本质是路标和克隆测序；单一克隆或重叠克隆都不是图谱，重叠克隆的延续可以制成图谱，克隆末端的数量决定了可排DNA片段的数量
文库的概念：含有某种生物体全部基因的随机片段的重组DNA克隆群体
宿主：能容纳外源DNA片段的生物体，常用的有大肠杆菌、酵母等
载体：能携带外源DNA进入宿主细胞的工具，常用的载体有质粒载体、噬菌体载体、细菌人工染色体等
作为载体的基本要求：能在宿主细胞中进行独立的复制；具有多克隆位点，可插入外源DNA片段；有合适的筛选标记，如抗药性；大小合适，易于分离纯化；拷贝数多
序列图谱：以某一染色体上所含的全部碱基顺序绘制的图谱。既包括课转录序列，也包括非转录序列，是转录序列、调节序列和功能未知序列的综合。
转录图谱：把mRNA先分离、定位，再转录成cDNA，这就构成一张人类基因的转录图，cDNA片段又称表达序列标签(EST)，因此转录图也称为表达序列图。
人类基因组计划的测序：绘制人类基因组的高分辨率遗传图谱；绘制人类级某些模式生物基因组的各种物理图谱；确定人类及某些模式生物的DNA全序列；收集、储存、传播和分析所得资料；发展用于此研究的一系列新技术。
测序策略：全基因组散弹法；逐步克隆法
全基因组散弹法(鸟枪法)：大分子DNA被随机地“敲碎”成许多小片段，收集这些随机小片段并将它们全部连接到合适的测序载体（如M13噬菌体）；小片段测序完成后，根据重叠区计算机将小片段整合出大分子DNA序列。这就是所谓的鸟枪测序法。优点：不需要高密度的图谱；速度快、简单、成本低缺点：拼接组装困难，尤其在重复序列多的区域,主要用于重复序列少、相对简单的原核生物基因组
逐步克隆法：是在鸟枪法基础上发展起来的
两种方法的比较：全基因组霰弹法：基因组DNA-》霰弹法克隆-》测序并进行全基因组序列组装-》完整的基因组序列；逐步克隆法：基因组DNA-》BAC文库-》根据物理图谱正确定位的BAC 或contig-》用于霰弹法测序的候选克隆-》用于霰弹法测序的亚克隆-》测序并组装
第一代DNA测序技术：Sanger法双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)链末端终止法为测序基础，以四色荧光标记的ddNTP为终止剂，采用毛细管电泳技术取代聚丙烯酰胺平板电泳，使4个测序反应物在一根毛细管内电泳。毛细管末端配有激光照射装置，诱发出不同的发射波长的荧光，经光栅打到CCD 摄像机上同步成像，经电脑转换将光信号转换为DNA序列。第二代DNA测序技术：边合成边测序
罗氏454测序平台：焦磷酸测序：通过核苷酸和模板结合后释放的焦磷酸引发酶级联反应，促使荧光素发光并进行检测测序的反应体系：反应酶：DNA聚合酶三磷酸腺苷硫酸化酶，荧光素酶，双磷酸酶；反应底物：磷酰硫酸，荧光素焦磷酸/单克隆测序原理步骤：单链DNA模板被合成互补链，4种dNTP按碱基互补配对原则次序结合到模板上，每当一个dNTP成功结合到模板时会释放焦磷酸(ppi)，其释放量与结合进入DNA的dNTP数量一致。ppi被硫酰酶催化形成ATP，ATP促进荧光素酶氧化荧光素，这些酶促反应能实时发射出荧光被CCD相机记录下来。
454测序流程1. 文库准备2. 连接接头:在单链DNA的3′端和5′端分别连上不同的接头3. 形成微反应器4. 扩增
5. 测序
6. 数据分析
①提取基因组DNA并切割成80-120bp片段并变性成单链后加一个专门接头使DNA片段与琼脂糖凝胶小球结合。②此小球与一种进行PCR反应的混合乳胶小滴结合。③DNA扩增在乳胶小滴中进行，扩增使小球充满某一段DNA的10^7拷贝。④乳胶小滴破裂，DNA链变性，携带单链DNA克隆的小球沉淀进入光学纤维片的井中，在井中完成单克隆测序并用CCD相机记录⑤计算机分析并得出结果
454测序技术的特点:速度快;读长长;通量高;准确度高Illumina测序的基本原理：可逆终止法，边合成边测序
电子克隆的概念:利用两端有重叠序列的EST可以组成全长的CDNA序列。
电子克隆原理：选定的EST序列进入DNA序列库中进行对位排列，寻找片段端部能互补配对的一致性序列，从而使EST的末端得以延伸。获得第一轮配对延伸的片段后再继续第二轮对位排列，如此反复进行有望将多个EST组装起来直到找到起始密码子和终止子。
功能基因组学：利用结构基因组学所获得的各种信息，建立与发展各种技术和实验模型来测定基因及基因非编码序列的生物学功能。目的：基因功能的发现，基因表达分析及突变检测。
比较基因组学：研究不同物种基因组的异同，目的：寻找物种间共有的，即在进化上保守的基因或DNA序列，这些基
因具有重要的生物学功能，也可以寻找人类可能具有的新基因，以及预测新基因功能。
转录组：狭义：从一个细胞的基因组中被转录出来的全部mRN广义：一个细胞、组织或生物体的全部RNA的集合体，其他也包括非编码的RNA。转录物的复杂性主要来自mRNA 转录组学：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科学
基因表达谱芯片--高通量mRNA表达分析技术：将cDNA或寡核苷酸片段固化在芯片上；
将待测样品（处理组）与对照样品的mRNA以两种不同的荧光分子进行标记，然后同时与芯片进行杂交；通过分析两种样品与探针杂交的荧光强度的比值，来检测基因表达水平的变化。
芯片制备：寡核苷酸芯片的优缺点：优点：可以通过原位合成法制备；探针长度小，减少二级结构形成；减少非特异杂交，能有效区分有同源序列的基因；无需扩增，防止扩增失败影响实验；杂交温度均一，提高杂交效率缺点：当寡核苷酸序列较短时，单一的序列不足以代表整个基因，需要用多段序列
cDNA芯片的优缺点：cDNA芯片的优点序列长度长，可直接检测待检mRNA；结合敏感性强；信号强度大；cDNA芯片的缺点：探针退火温度差异大；存在非特异性交叉杂交C(t)值：C代表循环，T代表阈值；荧光信号（扩增产物）到达阈值时所经过的扩增循环次数
实时定量PCR的定量原理：浓度的对数值与循环数呈线性关系，根据样品扩增达到域值的循环数（Ct值）就可分析样品中起始模板量；模板DNA量越多，荧光达到域值的循环数就越少，即Ct值越小。
染色质免疫沉淀技术步骤：在活细胞状态下固定蛋白质-DNA复合物，并将其随机切断为一定长度范围内的染色质小片段；然后通过免疫学方法沉淀此复合物，特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段；通过对目的片段的纯化与检测，从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息
染色质免疫共沉淀-芯片技术（ChIP-on-chip）：检测蛋白质-DNA相互作用原理：某蛋白因子如果能与某片段DNA结合，当它们结合后就可用此蛋白质因子的抗体将结合物拉出来，于是洗提DNA，克隆和标记DNA制成探针与基因组的覆瓦式微阵列杂交，便能辨别其在基因组中的结合位点
非编码RNA从长度上来划分可以分为三类：小于50nt，包括miRNA，siRNA，piRNA；50nt到500nt，包括rRNA, tRNA, snRNA, snoRNA, SLRNA, SRPRNA等等；大于500nt, 包括长的mRNA-like的非编码RNA，长的不带oply尾巴的非编码RNA 等等。端粒酶RNA：端粒酶在结构上为一核糖核蛋白复合体,由RNA和结合的蛋白质组成,是RNA依赖的DNA聚合酶。端粒酶的作用是催化端粒延伸,保证染色体复制完整。核糖核酸酶p：是一种5`端内切核酸酶，负责切除tRNA前体5`端的附加顺序形成成熟的tRNA5`端。反义RNA抑制基因表达。RNA干扰、miRNA
蛋白质组定义：一个基因组、一个细胞或一种生物体所表达的全部蛋白质
蛋白质组学定义：以蛋白质组为研究对象，分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，在整体水平上研究蛋白质的组成与调控的活动规律。
SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)步骤：制胶；IPG在SDS平衡液中还原和烷基化；一向胶转移至二向胶上；电泳；蛋白质检测。
等电聚焦电泳：根据不同蛋白质的等电点不同，将蛋白质加到含有不同pH值的两性电解质的聚丙烯酰胺凝胶中，蛋白质样品在此凝胶中移动到与其等电点相同的pH梯度处后净电荷为零，在凝胶中不再移动，也就是相同等电点的蛋白质聚焦在相同pH梯度处，从而把不同等电点的蛋白质分开
双向凝胶电泳：利用蛋白质的等电点与分子量差异分离之。第一向：等电聚焦电泳IEF；第二向：SDS-PAGE
质谱基本原理：样品分子离子化后，根据离子间质荷比（m/z）差异来分离并确定样品分子量。(基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱MALDI-TOF-MS、电喷雾离子化质谱ESI-MS)
蛋白质芯片, 又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列：是在固体表面上固定千万种纯化的蛋白质、多肽作为捕捉分子，如抗体、受体或酶和其他小分子蛋白质，用带标记（或不带标记）的抗原、配体、酶底物或其他蛋白质与阵列的捕捉分子进行结合检测，以测定相应蛋白质的性质、特征及蛋白质与生物大分子之间的相互作用的方法。
肽质量指纹谱鉴定技术：蛋白质直接从双向电泳凝胶上切下或印迹到PVDF膜上切下，经过原位酶解肽段，然后用质谱得到这些肽段的精确质量，即获得了肽质量指纹图谱
酵母双杂交系统：是在酵母体内分析蛋白质-蛋白质相互作用的基因系统，也是一个转录因子模块结构的遗传学方法。基本原理：典型的真核Gal4转录因子都含有二个结构域: DNA结合结构域；转录激活结构域；二个结构域功能上相互独立又互相依赖，只有结合才具完整活性。
酵母双杂交系统的组成：与BD融合的蛋白表达载体，被表达的蛋白称诱饵蛋白；与AD融合的蛋白表达载体，被表达的蛋白称靶蛋白流程：研究蛋白质X和Y之间的相互作用，将X与BD共表达形成融合蛋白，将Y与AD共表达形成融合蛋白，若蛋白质X和Y可发生相互作用，则报告基因表达酵母双杂交系统的改进SRS原理：Sos蛋白是人类的Ras通路中鸟苷酸交换因子，定位于细胞质中。能使非活化型Ras-GDP转化为活化型Ras-GTP，从而激活Ras通路，使细胞生长；Cde25是酵母中Sos蛋白的同功能蛋白，定位于内膜，它的突变型为温度敏感型，即突变型的酵母细胞在36度下不能生长；Sos蛋白在酵母中与Cde25作用相同
反向双杂交系统：使用URA3作为报告基因，URA3正常情况下参与尿素的合成，如果培养基中掺有5-氟乳清酸(5-FOA)，URA3则将其转化成对细胞有毒的物质。因此能够表达URA3的酵母在掺有5-FOA的培养基中不能生长。当两种蛋白质能够相互作用而激活URA3表达时，酵母被杀死，只有两种蛋白质不具有相互作用时酵母才能存活
糖组：是生物细胞或个体中全部聚糖的总称
糖组学：是研究糖组结构与功能的科学，主要是对聚糖与蛋白质间相互作用和功能进行全面研究（糖组学研究的重心
便是蛋白质糖基化的研究。）
参与蛋白质糖基化的酶：糖基转移酶：合成寡糖并将它转移到蛋白质上进行连接；糖苷酶：修正及降解聚糖（糖基化变化常是糖基转移酶活性的反应）
糖蛋白：是由酶将一个或多个聚糖加合在最初的多肽链上，修饰范围从蛋白质上连接单糖，到密集、复杂、有侧链结构的聚糖，以及具有复杂的氨基葡聚糖侧链的蛋白质多糖。（分布：细胞膜、溶酶体、细胞外液）
蛋白质糖基化的分类N-糖基化: 糖链连接在蛋白质的Asn 的氨基侧链处；O-糖基化: 糖链通过GalNAc连接在蛋白质的Ser或Thr等侧链的羟基处；GPI-Anchor糖基化: 蛋白质通过肽链的C端共价连接的糖基磷脂酸肌醇锚定在膜脂上。双向凝胶电泳分离糖蛋白的2个改进第一向等电聚焦电泳的改进：①重泡涨：IPG胶条在单纯水化液中泡涨②杯状进样法：采用杯加样方式，于胶条的酸性端或碱性端引入待分离的蛋白染色方法的改进针对糖蛋白原则：对特殊的多糖部分进行染色①PAS染色：通常使用过碘酸-Schiff试剂(PAS)染色②凝集素检测：更灵敏的方法是将凝胶印迹后用凝集素检测糖蛋白
代谢组的定义：一个细胞中参与一般代谢反应和维持生长与正常功能所需要的全部天然小分子（仅限于非多聚化合物）代谢组学概念：定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学
代谢组学的研究方法
毛细管电泳（CE），指以高压电场为驱动力，以毛细管为分离通道，依据样品中各组分之间淌度和（或）分配行为上的差异而实现分离的一种液相分配技术。优点：高效、快速、微量和自动化（粒子的迁移速度除与电场强度和介质的特性有关外，还与粒子的离解度、电荷数及其大小和形状有关。不同的带电粒子电泳速度不同，可以实现分离）
有效淌度：在实际溶液中，考虑离子活度系数、溶质分子的离解程度均对粒子的淌度有影响，这时的淌度称为有效淌度。
电渗现象与电渗流：当固体与液体接触时，固体表面由于某种原因带一种电荷，则因静电引力使其周围液体带有相反电荷，在液-固界面形成双电层，二者之间存在电位差。当液体两端施加电压时，就会发生液体相对于固体表面的移动，这种液体相对于固体表面的移动的现象叫电渗现象。电渗现象中整体移动着的液体叫电渗流。电渗流的方向：电渗流的方向取决于毛细管内表面电荷的性质：内表面带负电荷，溶液带正电荷，电渗流流向阴极；内表面带正电荷，溶液带负电荷，电渗流流向阳极；石英毛细管；带负电荷，电渗流流向阴极。
气相色谱：利用样品混合物中各组分理、化性质的不同以及在两相间分配系数的差异, 当两相相对移动时，各组分在两相中反复多次重新分配，结果使混合物得到分离。两相中，固定不动的一相称固定相；移动的一相称流动相
高效液相色谱（4种）
液-固吸附色谱：溶质、溶剂在固体表面的竞争吸附就是溶质、溶剂和吸附剂三者之间相互作用的综合结果。
液-液色谱又称分配色谱:与气相色谱相同，试样组分分子在流动相和固定相中扩散速度不同，即溶解度不同，产生不同的分配系数
离子交换色谱:组分在固定相上发生的反复离子交换反应；组分与离子交换剂之间亲和力的大小与离子半径、电荷、存在形式等有关。样品中被交换离子与交换剂上的固有离子的亲和力大，则其置换交换剂吸附流动相溶剂离子，移动速度慢，保留时间长，后流出色谱柱；亲和力小，则在色谱柱中移动速度快，保留时间短，先流出色谱柱。(分离机制：依据被测组分与离子交换剂交换能力（亲和力）不同而实现分离).
排斥色谱（凝胶色谱）:体积大于凝胶孔隙的分子，由于不能进入孔隙而被排阻，直接从表面流过，先流出色谱柱，称排除；小分子可以渗入大大小小的凝胶孔隙中而完全不受排阻，称为完全渗透，然后又从孔隙中出来随流动相流动，后流出色谱柱；中等体积的分子可以渗入较大的孔隙中，但受到较小孔隙的排阻，介乎上述两种情况之间。(分离机制：利用被测组分分子大小不同、在固定相上选择性渗透实现分离)
傅里叶变换红外光谱产生的条件：辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；偶极矩发生改变。优点信噪比高：所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而通过干涉进一步增加了光信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高；重现性好：傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好；扫描速度快：傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
核磁共振：是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程（并不是是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。）原理①原子核的自旋：核磁共振主要是由原子核的自旋运动引起的。不同的原子核，自旋运动的情况不同，它们可以用核的自旋量子数I来表示。②具有磁矩的原子核，是核磁共振的研究对象③产生核磁共振的首要条件是核自旋时要有磁矩产生，I≠0
用“整合”与“干扰”研究代谢网络的四步：①提出半乳糖利用模型：确定基因组中所有基因和组成代谢途径的基因、蛋白质和其它小分子。运用遗传学和生化分析的研究结果，建立调节代谢途径的分子相互作用的初始模型。②在上述模型基础上，对GAL途径进行20种初步干扰。③是否能将观察到的mRNA和蛋白质的变化归于细胞中基础的相互作用调节。④最后，所观察到的GAL基因的应答与预测相比结果如何。提出新的假设，解释模型没有预测到的现象表型组：一个有机体所有特征、特性的总和
表型组学：从整体上研究表型的科学
环境组（针对患者）：影响患者的全部外界环境的总和
细胞芯片：细胞芯片是一种高通量的技术,它能在芯片上实现对细胞的原位检测,以多参数高通量的形式直接获得与细胞相关的大量功能信息.同时,利用显微技术和纳米技术能精确地控制细胞内的生化环境,便于详细研究以揭示细胞内一
系列过程和原理的本质.
组织芯片：一般是将数十至上百个甚至更多小的组织整齐有序地排列在一张载玻片上而制成缩微组织芯片
系统：一组相互作用，相互联系或相互依赖的组分所形成的一个复杂统一体.
生物鲁棒性：是生物系统整体特性中的一种,它指一个生物系统在受到外部扰动或内部参数摄动等不确定因素干扰时,系统仍保持其结构和功能稳定的一种性质。
系统模型：系统模型是对于系统的描述、模仿和抽象
系统仿真：系统仿真是一种非实物仿真方法，是用计算机对一个系统的结构和行为进行动态演示, 以评价或预测一个系统的行为效果,为决策提供信息的一种方法.仿真三要素：系统、模型、计算机系统仿真的过程：描述问题，明确目的，进行方案设计与系统定义；建立系统的数学模型；将系统的数学模型转化成仿真模型；编制仿真程序；进行仿真实验并输出结果。
电子细胞(E-cell)即虚拟细胞：是在计算机上模拟真实细胞的结构,物质组成,生命活动的动力学行为和生命现象。FASTA格式：将一个DNA或者蛋白质序列表示为一个带有一些标记的核苷酸或氨基酸字符串。特点：只存储了最少量的信息；它将所存储的信息转化为简单的字符串；人和计算机对其存储的信息都具有极大的可读性
GenBank flatfile格式可以分成3个部分：1）头部包含关于整个序列的信息（描述字符）；2）注释这一序列的特性3）序列本身(Sequence)。
序列比对：序列比对是序列相似性分析的常用方法，又称序列联配。
网络比对：网络比对就是对两个或多个相互作用的网络进行比较的过程
蛋白质的二级结构预测的基本依据是：每一段相邻的氨基酸残基具有形成一定二级结构的倾向。
简单神经网络：用于蛋白质二级结构预测的基本神经网络模型为三层的前馈网络，包括输入层、隐含层以及输出层。输入层：蛋白质序列；输出层：每个特定氨基酸形成特定二级结构的概率；隐含层：输入层和输出层之间，提供已测出三维结构蛋白质序列
多层神经网络模型：整个网络模型包括两个层次：第一层网络进行序列到结构的映射；第二层次网络是一个结构到结构的映射，作用是对前一层网络的输出进行校正。第二层网络的输入主要是第一层网络的输出。每次预测的结果为第二层网络所取窗口的中心所对应的残基所处的二级结构
生物学数据库(转载) 发信站: 北大未名站(2002年09月13日11:16:40 星期五), 站内信件 【以下文字转载自LifeScience 讨论区】 【原文由pearson 所发表】 生物学是当今医学界的一大热门学科；分科细，覆盖面广，数据量大，科技含量高是它 的特点。目前还没有哪家院校能建立起自己完整的生物学数据库，所以能够到网上查询数据就成了研究生物学必备的技能。下面泪出当前世界上较有名的网上生物学数据库， 具体的查询防范请参照《如何查找网上医学资料》，和该数据库的使用说明。 ★★★★ 核酸数据库: ★EMBL Database：https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/ebi_docs/embl_db/ebi/topembl.html 欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory ）核酸序列数据库 ，为欧洲最主要的核酸序列数据库，世界两大核酸数据库之一。目前此数据库由其分支机构—EBI（the European Bioinformatics Institute，欧洲生物情报研究所）维护。 ★GenBank：https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/Web/Genbank/index.html 美国国家生物技术情报中心（NCBI，National Center for Biotechnology Informatio n ）基因序列数据库。美国最主要的核酸序列数据库，世界两大核酸数据库之一。 ★DDBJ：http://www.ddbj.nig.ac.jp/ DNA database of Japan (Mishima)，位于日本的核酸序列数据库，为亚洲主要的核酸序 列数据库。 ★HIV Database：https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/ HIV序列数据库。 ★IMGT：https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/imgt/ ImMunoGeneTics数据库含有与免疫系统有关的核酸序列数据。 ★dbEST：https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/dbEST/index.html 序列表达标记数据库（Expressed Sequences Tags）。 ★BERLIN：ftp://https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/pub/databases/berlin/ 5S rRNA 数据库。 ★EPD：ftp://https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/pub/databases/epd/ 真核启动子数据库（Eukaryotic Promoter database） ★★★★ 蛋白数据库 ★SWISS-PROT：https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/ebi_docs/swissprot_db/swis shome.html SWISS-PROT 蛋白序列数据库，由日内瓦大学医学生物化学系（the Department of Medical Biochemistry of the University of Geneva ）与EMBL（European
线粒体与细胞的能量转换 名词解释: 1.基粒:线粒体内膜的内表面上突起的圆球形颗粒. 2.细胞呼吸:在细胞内特定的细胞器内,在氧气的参与下,分解各种大分子物质,产生二氧化碳; 与此同时,分解代谢所释放出的能量储存于ATP中. 3.转位接触点:在线粒体的内外膜上存在一些内外膜相互接触的地方,此处膜间隙变狭窄. 4.ATP合酶复合体:这种物质就是基粒,是线粒体内膜内表面上突起的圆球形颗粒. 5.热休克蛋白70:与大多数前体蛋白结合,使前体蛋白打开折叠,防止已松弛的前体蛋白聚集. 6.基质导入序列(MTS):一种N端具有一段富含有精氨酸,赖氨酸,丝氨酸,苏氨酸的氨基酸序列,介导在细胞质中合成的前体蛋白输入到线粒体基质的信号. 问答: 1.线粒体的标志酶? 内膜标志酶为细胞色素氧化酶,外膜标志酶为单胺氧化酶,基质的标志酶为苹果酸脱氢酶, 膜间腔的标志酶为腺苷酸激酶. 2.线粒体基质蛋白的转运条件及过程? (1)需要条件:基质导入序列和分子伴侣NAC和Hsp70 (2)转运过程： a.前体蛋白与受体结合 b.mthsp70可与进入线粒体腔的前导肽链交联，防止了前导肽链退回细胞质. c.定位于线粒体内膜上,切除大多数蛋白的基质导入序列. d.多肽链需在线粒体基质内在分子伴侣的帮助下,重新折叠并成熟形成其天然构象,以行 使其功能,形成有活性的蛋白质. e.跨膜运输是单向的,需水解ATP提供能量. 3.细胞内葡萄糖彻底氧化转变为能量的反应部位和主要过程? a.葡萄糖在细胞质中进行糖酵解产生丙酮酸和NADH,丙酮酸在线粒体基质中氧化脱羧生 成乙酰CoA. b. 乙酰CoA在线粒体基质中进行三羧酸循环产生NADH和FADH2. c.在线粒体内膜进行的氧化磷酸化偶联是能量转换的关键. 4.基粒的结构和功能? 结构有头部,柄部和基片;功能有催化ADP磷酸化生成ATP，控制质子流和基粒是氧化磷酸化作用的关键装置. 5.试述线粒体的超微结构基础? 外膜:外膜是一层包围在线粒体表面的单位膜,厚约6nm，仅含少量酶蛋白. 内膜:约4.5nm,折叠形成嵴,富含各种酶蛋白,内膜上有电子传递链和基粒,有转运蛋白和各种转运系统. 膜间腔:内外膜之间空隙组成的空间,宽约6~8nm,富含可溶性酶,底物和辅助因子. 基质:含有线粒体DNA,RNA,各种酶蛋白和核糖体. 基粒:每个线粒体大约有10000~100000个,在基粒的头部具有酶活性. 6.简述线粒体的化学组成特点? a.蛋白质:线粒体的主要成分,多分布于内膜和基质,又分为可溶性和不溶性,又有很多酶系. b.脂类:占线粒体干重较多,大部分为磷脂. c. DNA和完整的遗传系统. d.多种辅酶. e.含有维生素和各类无机离子.
综述：进化论与进化生物学的发展自达尔文1859年发表《物种起源》（The Origin of Species）一书以来，“进化”（evolution）已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一，进化生物学（evolutionary biology）则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域。 纵观150年来，随着科学界对生物进化现象的认识不断深化，人们对达尔文进化论的理解也随之不断深入，进化论自身也走过了曲折的发展之路。除了像其他任何一种科学理论一样需要补充和修正外，进化论还经受了来自科学领域之外的一次又一次挑战。今天，分子水平的生物进化研究正在蓬勃兴起，人们对进化论的兴趣有增无减，同时也提出了更高的要求，即以进化论为核心的进化生物学研究不仅应能够解释各种复杂生命现象，重建生物的自然历史，而且还应具有一定的预测性和应用潜力。因而，藉纪念达尔文（C. Darwin）诞辰200周年和《物种起源》出版150周年之际，回顾进化论与进化生物学的发展历程，将有助于我们全面了解该领域的科学理论与知识，并用于指导21世纪生命科学的研究。 进化论的科学本质 进化论从本质上改变了人们对地球生命现象的理解。进化论围绕生物多样性的起源与发展，引导人们探索各种生物之间的亲缘关系（或称进化谱系）。例如，作为地球生物的一员，人类究竟何时又是如何在地球上出现的？不同人种或不同人群之间关系如何？人类与其他生物（如细菌）有何种进化上的关联？如此等等，进化论为我们提供了科学的解释。 在进化论中，具有有益性状的生物存在差异的繁殖优势被称为自然选择（natural selection），因为是自然来“选择”提高生物生存与繁殖能力的性状。如果生物的突变性状降低其生存与繁殖能力的话，自然选择就会减少这些性状在生物群体中的扩散。人工选择也是一个类似的过程，但在这种情况下是人而不是自然环境使生物交配以选择理想的性状。最常见的莫过于通过人工选择来获得人们所需的家畜品系和园艺植物品种等。 迄今为止，支持进化论的证据层出不穷，从中华龙鸟化石的发现到酵母实验进化的分析，不胜枚举[1]。近年来比较突出的例子有加拿大北部“大淡水鱼”化石的发现。科学家们根据进化理论和化石分析预测出浅水鱼类向陆地过渡阶段的大致时间，随后他们将目光投向加拿大北部努维特地区的埃尔斯米尔岛，那里有大约37 500万年前的沉积岩。通过四年的努力，科学家们终于从岩层中发掘出命名为“Tiktaalik”（因纽特人的语言中意为“大淡水鱼”）的生物化石，它既具有许多鱼类特征，又具有早期四足动物的典型特征，而它的鳍包含骨骼，可形成类似于有肢动物的肢体，用来移动和支撑躯体[2]。“大淡水鱼”的发现证实了科学家们基于进化论的预测。反过来，对于进化论预测的证实也提高了达尔文理论的可信度。的确，每一种科学理论本质上都要具备对尚未观察到的自然事件或现象作出预测的能力。 另一个经典的例子是科学家们对特立尼达岛阿立波河中的虹鳉鱼进行的观察与实验。按照进化理论，不同时间尺度上的自然选择可能产生全然不同的进化效应。在仅仅几个时代的周期内，生物个体就有可能产生小规模的变异，可称之为微进化（microevolution）。科学家们发现，生活在阿立波河中的虹鳉鱼无论是其幼体还是成体均遭受较大鱼类的捕食，生活在河流上游小溪中的虹鳉鱼只有其幼体会被较小鱼类捕食，因而长期的进化过程导致该河流中的虹鳉鱼个体较小（更易于躲避捕食者），而溪流中的虹鳉鱼则个体较大（不易被较小的鱼类捕食）。科学家们将河流中的虹鳉鱼置于原来没有虹鳉鱼种群的溪流中，发现它们仅仅在20代后就进化出了溪流中虹鳉鱼的特性[3]。 毋庸讳言，在科学上，我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺的，或者是终结性的。然而，迄今为止，许多科学解释已经被人们反复检验，不断增添的新观察结果或新的实验分析很难对其作出重大改变。换言之，科学界已广泛接受这些解释，它们是以观察自然世界获得的证据为基础的。进化理论就是其中一个代表。从这一点出发，我们可以明确地将
一：名词解释 1、进化：一切物质的发展规律，是指物质的无序到有序，从同质到异质，从简单到复杂的过程。 2、生物进化：是指物质有趋势的变化，这种变化包括了复杂性和有序性增长的趋势，适应生存环境的趋势，与无方向的循环往复的变化不同，演化更多的应用于非生物学领域。 3、进化论：是研究生物进化的科学，不仅研究进化的过程，更重要的是研究进化的原因，机制，速率和方向，是追究事物或过程的因果关系的科学。 4、化石：就是经过自然界的作用保存与地质中的古生物遗体，遗物和他们生活的遗迹，从时间上看，必须是全新世之前的地层中挖掘出来的才可以成为化石。 5、利他行为：指对其他动物有利而对本身不利，甚至有害的行为，发生在亲缘关系上的叫双亲行为，发生在没有亲缘关系的社群成员之间的利他行为，称为互惠互利的行为 6、大进化：指种和种以上分类的进化 7、小进化：指种内的个体和种群层次的进化改变，以现存的生物种群和个体为对象，研究其短时间内的改变 8、种群：是随机互交繁殖的个体的集合，又称孟德尔种群，杂合是种群的基本属性之一，杂合性可以保证种群的多样性 9、基因库：一种群在一定时间内，其组成成员的全部基因的总和被称为该种群的基因库 10、基因频率：指种群中某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比例 11、基因型频率：指某种基因型的个体在种群中所占的比率 12、遗传平衡（基因平衡）：指在一个大的随机交配的群体中，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择、遗传漂变等条件下世代相传，不发生变化的现象，也称哈迪—温伯格定律 13、适合度：指某一基因型个体与其他基因型个体相比能够存活并把它的基因传给下一代的能力 14、选择系数：表示某一基因型在群体中不利于生存的程度，是表示相对选择强度的数值 15:、遗传漂变：把由于群体太小引起的基因频率随机增减甚至于丢失的现象称为遗传漂变，又称莱特效应。 16、适应：生物的适应是指生物的形态结构和生理功能与其赖以生存的一定环境条件相适应的现象，是生物界普遍存在的现象，也是生命特有的现象。 17、生物圈：是地球上最大的生态系统，指地球上的全部生命和一切适合于栖息的空间。 18、生态系统：是由生物群落与其环境组成的复合体 19、宏观的生物进化：应是指在自然生态系统中“生物逐渐演变，向前发展的过程”。这种进化过程的最直观效果就是通过近40亿年物质的不断演化，生物从原始的无机环境中产生，直至形成了包括病毒和人类在内的、包含各种层次的进化物种。 20、微观的生物进化：则是指在特定的地质历史时期，对于特定的生物群体，为了应付特定的生存压力，生物有机体所表现出的适应性变化过程，它体现在生物个体或特定群体在形态、结构、功能特性等方面的不断改进和完善，以与其所处的生态环境相适应。 21、动物行为：是指动物体感受信息后的有规律的适应性活动，包括我们直接观察到的一切动物的状态。应激性即能对外界刺激作出应答性反应。应激性是行为产生的重要基础。 22、谱系进化：就是通过种形成和种绝灭而表现出来的进化改变，包括平均表型的改变和分类学多在样性的变化；而线系进化只涉及一个线系，只包含平均表型的进化改变。 23、大进化型式（pattern of macroevolution）是指在一定时间，一组线系通过线系进化、种形成和绝灭过程所表现出来的谱系特征。简单地说，就是谱系进化（系统发生）的时、空特征。 24、辐射：一个单源群的许多成员在某些表型性状上发生显著的歧异，它们具有较近的共同祖先，较短的进化历史，不同的适应方向，因而能进入不同的适应域，占据不同的生态位。在系统树上则表现为从一个线系向不同的方向密集地分支，形成一个辐射状枝丛（线系丛），叫做辐射 25、趋同：属于不同单源群的成员各自独立地进化出相似的表型，以适应相似的生存环境；不同来源
系统生物学：整合各种组学的信息和方法 姓名：王玉锋 学号：061023050 20世纪生物学经历了由宏观到微观的发展过程，由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究。70年代出现的基因工程技术极大地加速和扩展了分子生物学的发展；90年代启动的人类基因组计划是生命科学史上第一个大科学工程，开始了对生物全面、系统研究的探索；2003年已完成了人和各种模式生物体基因组的测序，第一次揭示了人类的生命密码。人类基因组计划和随后发展的各种组学技术把生物学带入了系统科学的时代。 系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。也就是说，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究，这是一个逐步整合的过程，由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块，最终完成整个生命活动的路线图。 借助于基因组和转录组的序列、功能基因组和蛋白质组的方法，可以绘制特定有机体的转录组图、蛋白质组图、相互作用图谱、表型组图及所有转录物和蛋白的定位图。这种整合的组学信息可以帮助我们消除单种组学研究方法中带来的假阳性和假阴性，给出基因产物及其相互作用和关系的更好的功能性注释，有利于相关的生物性假设的生成。基于这些整合数据的计算学的方法可以模拟生物过程的进程。系统生物学可以被看作是个种组学方法的整合、数据的整合、生物的系统化和模型化。 系统生物学的特点： 和以往系统科学研究复杂系统相比，系统生物学的研究将更为复杂和困难。非生物的复杂系统一般由相对简单的元件组合产生复杂的功能和行为，而生物体是由大量结构和功能不同的元件组成的复杂系统，并由这些元件选择性和非线性的相互作用产生复杂的功能和行为。因此，我们要建立多层次的组学技术平台，研究和鉴别生物体内所有分子，研究其功能和相互作用，在各种技术平台产生的大量数据的基础上，通过计算生物学用数学语言定量描述和预测生物学功能和生物体表型和行为。 系统生物学也将使生物学研究发生结构性的变化。长期以来，生物学研究是在规模较小的实验室进行的，系统生物学研究将由各种组学组成的大科学工程和小型生物学实验室有机结合实施的。系统生物学研究也将在更大范围和更高层次进行学科交叉和国际合作，如人类基因组计划、人类单体型图谱计划、人类表观基因组学计划等。 系统生物学的技术平台： 系统生物学的主要技术平台为基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学等。基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学分别在DNA、mRNA、蛋白质和代谢产物水平检测和鉴别各种分子并研究其功能。相互作用组学系统研究各种分子间的相互作用，发现和鉴别分子机器、途径和网络，构建类似集成电路的生物学模块，并在研究模块的相互作用基础上绘制生物体的相互作用图谱。表型组学是生物体基因型和表型的桥梁，目前还仅在细胞水平开展表型组学研究。 计算生物学可分为知识发现和模拟分析两部分。知识发现也称为数据开采，是从系统生物学各个组学实验平台产生的大量数据和信息中发现隐含在里面的规律并形成假设。模拟分析是用计算机验证所形成的假设，并对体内、外的生物学实验进行预测，最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。 系统生物学的工作流程： 系统生物学的基本工作流程有这样四个阶段。首先是对选定的某一生物系统的所有组分进行了解和确定，描绘出该系统的结构，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机理，以此构造出一个初步的系统模型。第二步是系统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，然后观测在这些情况下系统组分或结构
医学生物学知识点 第一章生命的特征与起源 1.生命的基本特征★★★(9条p7-p9) ①生命是以核酸与蛋白质为主导的自然物质体系 ②生命是以细胞为基本单位的功能结构体系 ③生命是以新陈代谢为基本运动形式的自我更新体系 ④生命是以精密的信号转导通路网络维持的自主调节体系 ⑤生命是以生长发育为表现形式的“质”“量”转换体系 ⑥生命是通过生殖繁衍实现的物质能量守恒体系 ⑦生命是以遗传变异规律为枢纽的综合决定体系 ⑧生命是具有高度时空顺序性的物质运动演化体系 ⑨生命是与自然环境的协同共存体系 第二章生命的基本单位-细胞 1.细胞的发现(时间、人物)（P10） 1665年，英国物理科学家胡克。 2.细胞学说的基本内容(4条)p13 ①一切生物都是由细胞组成的 ②所有细胞都具有共同的基本结构 ③生物体通过细胞活动反映其生命特征 ④细胞来自原有细胞的分裂
3.细胞的基本定义(4条)p14 ①细胞是构成生物有机体的基本结构单位。一切有机体均由细胞构成（病毒为非细胞形态的生命体除外）； ②细胞是代谢与功能的基本单位。在有机体的一切代谢活动与执行功能过程中，细胞呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的独立代谢体系； ③细胞是生物有机体生长发育的基本单位。生物有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、细胞体积的增长与细胞的分化来实现的。绝大多数多细胞生物的个体最初都是由一个细胞——受精卵，经过一系列过程发育而来的; ④细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性。人体内各种不同类型的细胞，所含的遗传信息都是相同的，都是由一个受精卵发育来的，他们之所以表现功能不同是有于基因选择性开放和表达的结果。4.细胞体积守恒定律(p14) 器官的大小与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系有人称为“细胞体积守恒定律”。 5.细胞的主要共性(3条) ①所有细胞都具有选择透性的膜结构 ②细胞都具有遗传物质 ③细胞都具有核糖体 6.真核细胞和原核细胞的主要区别★★★(表2-1)
《进化生物学专题》课程教学大纲 Evolutionary Biology 一、课程的性质和目的 课程性质：《进化生物学专题》是野生动植物保护专业硕士研究生学位课。 课程目的：进化论是生命科学中最大的统一理论，是在生命科学的基础上进行生物种类、种群及生物类群的演化及进化研究的一门学科，对于生命科学各个分支学科和各个水平层次的学习和研究均具有指导意义。通过对生物进化的历史过程、进化原因、进化机制、进化速率、进化趋向、物种的形成和绝灭、系统发生以及适应的起源机制等内容的学习，使学生认识生命进化的基本历程，进化的动力机制，同时融会贯通各分支学科知识，在已有的各学科领域知识的基础上学会对生物的进化现象进行正确的理论分析，从而培养学生的创新意识和创新思维。 二、预修课程 进化理论是生物学中最大的统一理论。因此，植物学、动物学、动植物生理学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等课程是进化生物学的预修课程。 三、课程内容及学时分配 专题一概论（4学时） 1、进化、生物进化、生物进化论与进化生物学等基本概念； 2、进化思想与进化学说的产生与发展； 3、当代进化生物学的研究领域和研究方法。 专题讨论：生活中的生物进化现象。 专题二生物发展史――多细胞生物的进化历史（4学时） 1、地球上生命的起源 2、地质年代和生物化石 3、生物界的系统进化历史及其规律 专题讨论：澄江动物群和寒武纪生命大爆发 专题三小进化――生物的微观进化（4学时） 1、微观进化的概念及对象——无性繁殖系和种群 2、种群的遗传结构及改变基因频率的因素 （1）突变对基因频率的影响； （2）在选择作用下基因频率的变化； （3）迁移（基因流动）对基因频率的影响； （4）遗传漂变引起基因频率的变化。 3、自然选择的作用 （1）自然选择的概念及类型； （2）自然选择的意义。 4、自然选择下的适应进化。
第一章绪论 —、选择题 1拉马克提出的法则除获得性状遗传外还有____________ 。 A用进废退 B 一元论C多元论D动物的内在要求 2 ?在生物学领域里再没有比—A—的见解更为有意义的了。 A进化B变化C辨证统一D生物与环境的统一 3. ____________________________________ 生物体新陈代谢自我完成的动力在于。 A种内斗争B遗传与变异的对立统一 C同化与异化作用的对立统一D生物与环境的统一 4?表现生物遗传特征的生命现象是—__。 A自我调控B自发突变C自我完成D自我复制 5 ?在人类进化过程中—起着愈来愈重要的作用。 A生物学进化B社会文化进化C环境的变化D基因的进化 二、填空题 1 进化生物学的研究内容括 _________ , , _ , ______ , _________ 。 2 ?达尔文进化论的主要思想包括： _____________ , _________________ , _______________ 。 三、名词解释 1生物进化：2 .进化生物学：3?广义进化：4.中性突变：5.同工突变： 四、简答题 1什么是进化？2 ?什么是生物进化生物学？3 ?进化生物学的研究的内容 4 ?进化生物学研究的水平与方法5?简述拉马克学说的创立及其主要内容 五、论述题 1试述达尔文与拉马克学说的异同 2 ?学习进化生物学的意义 3?试述生物进化论与进化生物学的关系 第二章生命及其在地球上的起源 一、选择题1活着的有机体需要不断从环境吸取负熵以克服自身的—。 A、熵流 B、熵变 C、熵 D、熵产生 2 ?生命现象最基本的特征是_____ 。 A、自我复制 B、自我更新 C、自我调控 D、自我突变 3 ?团聚体和—均为多分子体系的实验模型。 A、类蛋白质 B、类蛋白质微球体 C、微芽 D、微粒 4. 构成生物体的有机分子，包括核酸、蛋白质、糖类、脂类和 A维生素B无机盐C ATP D氨基酸 5 ?生命现象的本质特征是不断地与环境进行物质和能量的交换，作为原始生命体必然是一个— A开放系统B封闭系统C半开放系统D半封闭系统 6?关于核酸和蛋白质起源的三大分支学说是陆相起源说、海相起源说和— A氨基酸起源学说B核酸起源学说 C RNA起源学说D深海烟囱学说 7 ?关于地球的起源，科学界普遍公认的是_ A地心说B日心说C星云说D宇宙说&生命活动的基本特征是自我复制、自我调控、自我更新和____________________________________________________________ 。
实验三数据库搜索—BLAST 1. Nucleotide BLAST 在Nucleotide中输入登录号搜索人类MAPK9（NM_139069.2）基因，send to 为coding sequences，作为Query 序列，或者下载complete sequences，在Blastn 中限制序列搜索范围为272-1420（编码区）。分别用megablast, discontiguous megablast 和 blastn 进行搜索。 这三个搜索的参数不同之处，主要体现在单词单位，megablast的单词单位默认为28，可选范围从16-256， discontiguous megablast的单词单位默认为11，可选为11和12， blastn单词单位默认为11，可选范围为7,11和15。Megablast 可以快速搜索到与query 高度相似的序列；discontiguous megablast用于寻找与 query 高度相似的序列; blastn则用于寻找与 query 有一定相似度的序列。单词单位越小，敏感度越高，也就是说，Megablast敏感度最差，discontiguous megablast 居中，blastn 最高。 Megablast的搜索速度最快，discontiguous megablast居中，blastn最差。三个搜索所搜索到的相似序列的数量，相似性范围和分值范围都有很大差异，具 Methods Number Identity（%）Max score Megablast154172-10073.1-2122 discontiguous megablast652763-10044.6-2073 blastn116676310044.6-2073 截取30bp的片段进行blastn搜索，默认参数设置如下图： 搜索后，实际参数如下图，主要对word size, expect value进行了调整，这是因为我们了选中automatically adjust parameters for short input sequences，在所搜索的片段长度比较小时，数据库中随机情况下找到高度相似甚至相同的局部比对（HSPs）的可能性非常高，系统自动将 word size 调小，
陈成 一、国内的一些有针对性的数据库 BIOSINO 我国的核酸序列公共数据库 更像是一个论坛，有一些提问，互动等功能，信息的筛选也不是特别的严格。但是规模较小 0条记录可以看出网站的维护和使用都不怎么频繁。 其他许多网站也没有明显的巨大差距。 二、国内的一些大型数据库 中国知网
大部分高校已经购买了它的资源，是国内较权威、全面的数据库。主要是文献下载，不针对我们实验过程中对数据遇到问题时的解答。
冀鼎觉SciFinder SciFinder使用简介 SciFinder Scholar是美国化学学会（ACS）旗下的化学文摘服务社CAS（Chemical Abstract Service）所出版的《Chemical Abstract》化学文摘的在线版数据库学术版。其内容涵盖应用化学、化学工程、普通化学、物理、生物学、生命科学、医学、聚合体学、材料学、地质学、食品科学和农学等诸多领域。 https://www.doczj.com/doc/7b1379776.html,/products/scifinder/ SciFinder是可以与交大图书馆相连的，在找到文献时，可以直接连接到交大图书馆进行检索帮助。 下面以检索Molecular Dynamics为例简单解释其使用。 在登进SciFinder之后会进入检索界面。上图即为SciFinder的文献检索界面，可以对文件类型，语言，作者等信息作初步筛选。除此之外也可以看到左面可以选择对作者，公司，杂志，专利进行直接检索。
在搜索之后会出现题目和内容相关两种文献分类，如我们选择内容相关Molecular dynamics，点进Get Reference。 这是检索完成的结果。我们可以看到，在Reference字样之后又Getsubstances等字样，我们可以通过这些选项获取选定文献中相关的物质、反应、相关的引用及被引用等。在右侧可以看到Analysis以及Refine选项。现在显示的是Analysis中的Journal Name选项，可以看到对于MD来说，JCP, JPC, Biochemistry, JACS等杂志具有较多的信息。除此之外，还有对作者，公司的分析，为我们对相关内容的行业情况的了解提供了方便。
综述 作者单位:100083北京大学基础医学院医学信息系北京大学心血管研究所 医学中的系统生物学 张其鹏 卢铭 孙冬泳 覃璞 尚彤 对生命体抽象之后就形成一个关于生命体的系统。以生命体为研究对象的生物学和医学,其实就是研究一个生命体的系统,并形成一个关于此系统的知识体系。系统的看待解决医学生物学的问题是一个更符合医学生物学本质需求的思路,而系统生物学的概念也在这样的需求下产生。医学生物学进入21世纪后,首先是医学生物学测量系统化的转变,以基因组为先导的一系列 组!(基因组、蛋白质组、代谢组等)项目的开展、特别是高通量实验技术的发展,使得医学生物学领域内的数据急剧膨胀,而既往的以单一因素为研究重点的研究方法,已经不能适应基于系统测量产生的数据增长速度。这就导致了领域内数据过多而知识和运用相对缺乏。将系统的观念贯彻到科学实践的每一个步骤???从数据测量、数据采集、数据储存、数据分析到知识发现和实际运用的开发???系统的认识生命系统,在系统模型的指导下进行科学实践,已经成为21世纪医学生物学发展的必然趋势。系统生物学也因此再一次兴起,成为21世纪医学生物学的热点和发展方向。然而在憧憬系统生物学给我们带来无限美好未来之前,我们应该了解到离真正的系统生物学的起飞还有一段距离,这包括了实验技术、仪器设备、分析方法和数据资源构建等多方面软硬件条件的成熟。 生物学的根本目标是理解生物学系统的每一个细节及原理。自中世纪人体解剖学开始,生物学进入到器官系统时代。而到A nton i van L eeu w enhoek 1665年发现细胞结构,生物学又进入了细胞系统的时代。1953年W atson 和C rick 发现了DNA 的结构,从此生物学进入了分子系统时代。随着每一次对生命体系统认识的微小化和复杂化,医学生物学都有长足的进步。特别是DNA 的发现,形成了分子生物学研究领域,并取得巨大的成功。分子生物学使我们将生物学系统理解为分子机器,使我们能够深刻的理解了遗传、进化、发育、疾病背后的基本过程。 随着基因组被完整测序,大量的基因及其转录后产物的功能的鉴定,诸如支原体、大肠杆菌、线虫、果蝇及人类的基因组测序完成,蛋白质组、转录组、代谢组工作的开展,以及对蛋白质相互作用研究方法的进展,转基因和基因敲除,RNA i 的技术发展,毫无疑问,人类对生物学系统分子水平机制的理解将加速发展。然而,这样的知识并不能提供给我们对生物学系统在系统层次上的理解。基因和蛋白质作为系统的组成成分,对其的理解系统非常必要,但并不充分。系 统生物学作为新的生物学研究领域,其目的在于从系统水平对生物学系统进行理解。系统水平的理解需要一系列的原理和方法来描述统御分子行为和系统特征、系统功能,最终达到在细胞、器官乃至人体水平得以理解,并且这种理解是一种得到物理学、化学等基本原理支撑的坚实的知识结构。 科学总是遵循螺旋上升的规律,从系统水平理解生物学系统概念产生已经有半个多世纪的历史。N orbe ttW iener 是最早提出系统层次理解的先驱,这导致控制论、生物控制论的产生[1]。奥地利理论生物学家伯塔兰费早在1928年就在其论文中写道: 生命体是各组分动态变化和各过程相互作用的系统##生物学的跟本任务就是发现这个生化系统的规律##!,其又在1968年试图建立通用的系统理论。Cannon 在1933年提出了 稳态!(homeostasis)的概念,这也是一种系统的概念。但由于早期的研究没有分子生物学的支持,大多数的尝试都是在生理水平上描述和对生物学系统的分析。系统生物学现在和过去的区别就在于现在有可能将系统水平的理解直接建立于如基因、蛋白质等分子水平上。因此,尽管这不是第一次从系统水平进行理解,却是第一次有机会从分子水平到系统水平建立知识结构进而理解生物学系统。 随着分子生物学的发展,逐渐出现了生化系统理论和代谢控制理论等更进一步的系统生物学发展[2,3]。上世纪末本世纪初,H iroaki 和John 等系统生物学家进一步发展了系统生物学的概念,并且提出了 系统生物学是基于模拟的分析,是用芯片上的实验来验证假想,并对真实生物学实验结果的预测!。并对系统生物学的工作方向提出了 四元素论!:系统结构鉴定、系统行为分析、系统控制以及系统设计[4,5]。具体内容如下。 1 系统结构的辨识:系统结构辨识就是明确系统组分的内涵和组分间的相互作用。诸如基因与信号转导、代谢通路相关的蛋白质相互作用的调控关系,有机体、细胞、细胞器、染色质以及其他组分的物理结构和组分所构成的网络的拓扑关系以及每一种关系的参数。在辨识过程中,诸如:DNA 芯片、蛋白质芯片、RT PCR 等高通量的测量方法和具有批量监测生物学过程的方式是必须的。然而,由于细胞与细胞之间通信、三维空间物理构形等的影响,多细胞有机体的基因调控网络的识别十分复杂。多细胞有机体结构的识别不仅需要辨识基因调控网络、代谢网络的结构,而且还需要在细胞层次精确的理解整个生命体的物理结构。既往的 技术难以处理如此复杂的关系,显然需要开发新的仪器系统来收集必要的数据。
1.分类学在达尔文进化论发表前后有何变化？ 2.综合进化论的要点是什么？代表人物有哪些？ 3.生命进化过程中经历了哪几个重要的阶段？ 4.变异的来源有哪些？哪些变异在进化中最有意义，为什么？ 5.遗传漂变有哪些效应/变现形式？其与选择的主要区别是什么？ 6.找一个例子，论证自然界确实存在选择。 7.物种形成有哪几种主要方式？物种形成的核心问题是什么？ 8.系统发育重建中，最主要的学派是什么？简述构建系统发育树的主要方法及其原理。1．达尔文进化论发表前，分类学是建立在自然分类途径之上的，人们以植物性状的相似性来决定植物的亲缘关系和系统排列，在这样的思想指导下逐渐建立的分类系统，就叫做自然系统(natural system)。达尔文进化论发表后，分类学者重新估价已建立的系统，认识到要创立反映植物界客观进化情况的系统。他们建立起了体现出植物界各类间的亲缘关系，这样的系统叫做系统发育系统。 2．代表人物：Dobzhansky, Mayr, Simpson, Stebbins。综合进化论的基本要点（课件）：用孟德尔定律来解释遗传变异的性质和机制；用群体遗传学方法来研究进化的机制（理论和实验群体遗传学），通过对微观进化过程和机制的研究来认识宏观进化； 接受了达尔文进化论的核心部分—自然选择，并有所发展。现代综合进化论的基本观点是（网络）：（1）基因突变、染色体畸变和通过有性杂交实现的基因重组合为生物进化提供了原材料。（2）进化的基本单位是群体而不是个体；进化是由于群体中基因频率发生了重大的变化。（3）自然选择决定进化的方向；生物对环境的适应性是长期自然选择的结果。（4）隔离导致新种的形成；长期的地理隔离常使一个种群分成许多亚种，亚种在各自不同的环境条件下进一步发生变异就可能出现生殖隔离，形成新种。进化= 遗传变异+ 变异的不均等传递+ 物种形成 3．生命史中最重要的进化事件(大繁荣与大萧条)；单细胞生命—35亿年前（最晚）；真核生物－19～20 亿年前；多细胞植物（海生藻类）－6～7 亿年前；陆生植物（苔藓植物）和陆生无脊椎动物－ 4.5 亿年前；生命史中的多次灭绝事件(如白垩纪末)。值得一提的是5.5亿年前的寒武纪大爆发。 4．遗传变异的来源：1、突变（根本来源；染色体畸变、基因突变、表观遗传变异）；2、重组(主要成分)；3、基因流 5．岛屿效应；遗传瓶颈；建立者效应。选择有方向，遗传漂变是基因型的随机变化。6．可以白桦蛾为例子介绍。 7．（1）以植物物种形成为例，植物物种的形成可分为原发性物种形成和杂种式物种（两个不同物种杂交形成新的物种）形成，其中，原发性物种形成又可分为地理式物种形成（Evolution of two or more species from a single species following geographic isolation.）和量子式物种（种群内一部分个体，因遗传机制或随机因素的变化，如突变、遗传漂变等，而相对快速地产生生殖隔离，并形成新种的方式。）形成。地理式物种形成的式样可分为异域物种形成、领域物种形成、近域物种形成、同域物种形成。而杂种式物种形成则可分为有性生殖化物种形成和无融合生殖化物种形成。（2）物种形成研究的核心问题如下：形成方式：地理和空间距离、杂交、多倍化——异域、同域，杂交和多倍化的意义（地理隔离的重要性）；形成速率：逐渐(慢速) -- 突发(快速)——不同速率的原因及其影响因素（间断平衡说、线性渐变说、适应性辐射）；遗传基础——多基因(小突变) -- 少基因(大突变) ；影响因素：遗传、生态、随机——本身是适应性的还是适应的后果。 8．最主要的学派是分支学派。以分支学派为例，构建系统发育树的基本原理和方法依次如
系统生物学——一生命科学的新领域 [摘要] 20世纪生物学从宏观到微观进步巨大，传统的分析还原的研究方法受到质疑。在此背景下，系统生物学是继基因组学、蛋白质组学之后一门新兴的生物学交叉学科。从系统角度来进行生物学研究逐步成为现代生物学研究方法的主流。在研究上，了解一个复杂的生物系统需要整合实验和计算方法、基因组学和蛋白质组学中的高通量方法为系统生物学发展提供大量的数据，计算生物学通过数据处理、模型构建和理论分析，成为系统生物学发展的一个必不可缺的、强有力的工具，已经在诸多医学前沿领域的研究中成为重要研究方法而被广泛应用。本文旨在阐述系统生物学的发展现状及其应用前景，希望能对广大相关领域的读者有所价值。 [关键词] 系统生物学；基因组学；蛋白质组学；计算生物学 近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。目前为止，还原论的研究已经取得了大量的成就，在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解，但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段，没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为，这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性[1，2]。尽管对一个复杂的生物系统来说，研究基因和蛋白质是非常重要的，而且它将是我们系统生物学的基础，但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象，并不能解释系统整体整合功能的来源，不能充分揭示一个生物系统的信息，且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。在这种现状下，20世纪末人类基因组计划完成后，生物学领域的科学家都在考虑一个问题：未来生物学研究的方向在哪里？为此学术界也不乏辩论。得出的共识是：生物学的发展未来主要面对如下问题：(1)如何弄清楚单一生物反应网络，包括反应分子之间的关系、反应方式等；(2)如何研究生物反应网络之间的关系，包括量化生物学反应及生物反应网络；(3)如何利用计算机信息及生物工程技术进行生物反应，生物反应网络，乃至器官及生物体的重建。 早在1969年，Bertalanfy LV就提出了一般系统理论(general systems theory)，他在文章中指出生物体是一个开放系统，对其组成及生物学功能的深入研究最终需要借助于计算机和工程学等其他分支学科才能完成[3]。1999年，由Leroy Hood创立的系统生物学(systems biology)则是在以还原论为主流的现代生物学中反其道而行之，把这种以整体为研究对象的概念重新提出。他给系统生物学赋予了这样的定义，系统生物学(systems biology)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间的相互关系的学科。换言之，以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案，而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，是生物学领域革命性的方法论。以胡德的观点，基因、蛋白质以及环境之间不同层次的
第一章绪论第二章生命及其在地球上的起源第三章细胞的起源与进化 第四章生物发展史第五章生物表型的进化第七章生物的微观进化 第八章物种与物种的形成第九章分类系统与进化谱系第九章生物的宏观进化 第十章生态系统的进化第十一章分子进化和分子系统学 1.1生物进化2进化生物学3趋同进化（convergent evolution）4趋异进化（divergent evolution）5用进废退6获得性状遗传：3.1真细菌2古细菌4.1新泛种论2寒武爆发3显生宙4隐生宙5绝对地质时间6相对地质时间7化石（fossil）8硅化木6.1致同进化（concerted evolution）：2、假基因（Pseudogene）3、基因的水平转移：4、蛋白质的结构域（structural domain）：7.1微观进化（小进化，microevolution）：2、适应：3、适合度（fitness）也称适应值（adaptive value），4、选择系数（selective coefficient）5、遗传漂变（genetic drift）：6、先适应（aptation）：7、前适应（preadaptation）8、联适应(exaptation)9、正常化选择normalizing selection：10、平衡选择：11、稳定选择（stable selection）：12、分离选择（diversity selection）:13、定向选择(direction selection):14、多态现象（polymorphism）15、性二型16、性选择（sexual selection）17、集团选择（group selection）18、遗传平衡(哈代温伯格定律)：9.1 Ma＝100万年2、线系、线系进化、线系进化斜率3、时间种4、灭绝、假灭绝5、枝丛或线系丛6、谱系进化、线系进化7、垂直进化8、水平进化 9、停滞进化 10、大进化型式（pattern of macroevolution）13、常规绝灭14、集群绝灭15、生物个体发育的重演16、异时（heterochrony）17、幼态持续（neoteny）29.1系统学（ Systematics ）2系统分类学（phylogeny）3系统发生系统学（phylogenetic systematics）4分支5姊妹群6共祖近度7单源群8近缘群：9多源群：包括亲缘关系较远的表型趋同的类群10祖征11衍征12外群(outgroup13表型特征14基因型特征：15分子特征：11.1分子系统树（molecular phylogenetic tree）：2、分子钟（molecular clock）：1 2.2、种族（人种） 二、问答题 1.1试述达尔文进化认的主要思想和形成过程2拉马克的进化学说： 3、论述进化生物学与生态学、分子生物学、遗传学、生理学、植物学之间的关系？ 4、生物进化研究的主要内容。 5、谈谈你对学习进化生物学意义的认识 2.1生命的基本特征？ 2、简述生命活动的十大特征，以及对个人对特征的生物学认识 3.1原始细胞起源有哪些假说？2、真核细胞起源的意义 3、多细胞化是继真核细胞起源之后的又一重大的进化事件，该事件发生于那个地质年代？