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代谢组学与中药质量评价PPT课件

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代谢组学ppt课件

代谢组学ppt课件
簇类分析(Hierarchical Cluster Analysis ,HCA) 簇类的独立软模式分类法(Soft In- dependent Modeling of Class Analogy， SIMCA)、PLS-DA (PLSDiscriminant Analysis) 、人工神经网络 (Artificial Neural Network，ANN) 等
4
2 代谢组学的概念
在新陈代谢的动态进程中,系统地研究代 谢产物的变化规律,揭示机体生命活动代 谢本质的科学。
5
Metabonomics ---英 Jeremy K.Nicholson 20世纪
90年代
生命体系对病理生理刺激或遗传改造所产生的 动态,多指标代谢响应的定量测定.
Metabolomics ---Oliver Fiehn需要,可将 组织行甲醇除蛋白、庚烷除脂肪及冻干等处 理),加至质谱仪,经历汽化,离子化、加速分离 及检测分析后即可得出相应代谢产物或是代谢 组的图谱。图谱中每个峰值对应着相应的分子 量,结合进一步的检测分析可以部分鉴定出化 学成分以及半定量关系。
34
(3)常用的其他一些分析技术
代谢产物的检测、分析与鉴定是代谢组学 技术的核心部分,最常用的方法是有两种
NMR 质谱(MS)
28
(1)核磁共振技术
原理
核磁共振技术核磁共振是原子核的磁矩在恒定 磁场和高频磁场同时作用，且满足一定条件时 所发生的共振吸收现，是一种利用原子核在磁 场中的能量变化来获得关于核信息的技术. 生 命科学领域中常用的有三种
气相色谱(GC) 高效液相色谱仪(HPLC) 高效毛细管电泳(HPCE)
往往与NMR或MS技术联用,进一步增加其灵敏性。 敏感性及分辨率提高,“假阳性”率也就越大

代谢组学的应用ppt课件

代谢组学的应用ppt课件

二、代谢组学的特点
A 放大基因和蛋白 表达的微小变化, 从而使检测更容 易 B 对机体损伤小，其 检测的体液主要是 尿液与血清代谢产 物具有通用性；
特点
C 无需特征化的数据 库，且代谢产物的 种类要远小于基因 和蛋白的数目
D
信息量大，代谢组 学能够提供整个机 体功能统一性的信 息;能够反映生理病 理状态。
（四）数据分析与表征
①主成分分析技术（PCA） ②偏最小二乘法-判别分析技术（PLS-DA）
一、代谢组学概况
(五)代谢通路分析
代谢组学通过代谢产物的量化表达来追踪机体 固有代谢通路的变化，以通过代谢通路的调节表 达规律来阐明机体生理病理变化的实质和规律。
(六)代谢组学涵盖以下几个层次：
①代谢物靶标分析； ②代谢产物谱分析； ③代谢指纹图谱分析； ④代谢组学分析； ⑤代谢表型分析；
三、代谢组学在中药领域的应用
5
代谢组学与中药单味药和方剂的研究
目前，代谢组学在中药单味药研究中应用比较广泛，应用代谢组 学的方法可以推测发生改变的内源性代谢物和发生异常的代谢通路， 从而阐明药物的作用机制。 中药方剂通过多途径、多靶点的协同、将药效进行整合，从而在 一些 复杂疾病的治疗中体现出优于单成分、单靶点药物的疗效优势， 但其作用机制不明，这也是制约其发展的瓶颈。利用代谢组学的整 体综合信息来研究方药的作用机制具有优势。
7
筛选中药种质资源
生物的个体特征除决定于先天遗传因素外，还受其存环境的诸多影 响，这些内外因素决定了生物个体的总体特征 ——代谢表型。应用代 谢组学技术研究中药种质资源代谢表型，将为中药资源的可持续发展 和利用提供科学根据和保障。
展望：
进入后基因组时代后，代谢组学作为一门新技术在 中医药方面的重要性越来越明显。同时代谢组学在方 法学上具有融整体、动态、综合、分析于一体的特点， 符合中药整体性原则。可以预见，代谢组学将成为中 药现代研究的一种重要的技术手段。

《代谢组学许国旺》课件

《代谢组学许国旺》课件
许国旺教授的学术贡献
许国旺教授的生平简介
出生地与出生日期
工作经历
许国旺教授出生于中国浙江省，具体 的出生日期为XXXX年XX月XX日。
许国旺教授在XXXX年开始其教学生 涯，先后在XXXX大学和XXXX大学任 教。
教育背景
许国旺教授在XXXX年毕业于XXXX大 学，获得学士学位。之后，他前往 XXXX留学，获得博士学位。
代谢组学在生物医学领域的应用
代谢组学在疾病诊断中的应用
代谢组学在疾病诊断中具有重要作用， 通过对生物体代谢产物的检测和分析， 可以发现异常代谢标志物，为疾病的早 期诊断提供依据。
代谢组学技术可以检测血液、尿液等生物样 本中的代谢产物，通过比对正常与异常代谢 产物的差异，有助于发现潜在的疾病风险和 早期预警指标。
体外研究方法包括代谢组学高通量筛 选、代谢组学生物信息学分析、代谢 组学单细胞分析等。这些方法可以帮 助研究者从更宏观的角度了解生物体 的代谢变化，从而为药物研发、疾病 诊断和治疗提供有力支持。
代谢组学的研究技术
代谢组学的研究技术主要包括色谱法、质谱法、核磁 共振波谱法、毛细管电泳法等。这些技术可以帮助研 究者分离和鉴定生物体内的代谢产物，从而了解生物 体的代谢机制和调控规律。
代谢组学的研究内容
01
代谢产物的检测与 分析
研究生物体在不同生理或病理状 态下代谢产物的种类、含量及其 变化规律。
02
代谢调控机制
探讨基因、酶、激素等对代谢过 程的调控作用，以及代谢产物之 间的相互作用。
03
生物标记物的发现 与应用
寻找与疾病发生、发展相关的代 谢标记物，为疾病的早期诊断、 治疗和预后评估提供依据。
代谢组学研究的伦理和社会问题
随着代谢组学的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也逐渐凸显，需 要加强相关法规和伦理规范的建设。

代谢组学在中药制剂体内评价的研究进展

代谢组学在中药制剂体内评价的研究进展
为新药研发提供更多支持
随着新药研发对代谢组学的需求不断增加，未来代谢组学在 中药制剂体内评价将为新药研发提供更多支持，包括药物作 用机制研究、药物筛选和药物代谢研究等方面。
THANKS
感谢观看
整体性
中药制剂的体内评价是整体性的评价 ，需要考虑药物在体内的多个环节和 多种因素的影响。
复杂性
中药制剂的体内评价具有复杂性，因 为中药制剂成分复杂，作用机制多样 ，难以用单一指标进行评价。
动态性
中药制剂的体内评价是动态性的评价 ，需要关注药物在体内的变化过程和 结果，以及不同时间点的疗效和安全 性。
未来发展的挑战
技术瓶颈需要突破
虽然代谢组学在中药制剂体内评价中已经取 得了一定的进展，但仍存在一些技术瓶颈， 需要进一步突破。
数据解读需要加强
代谢组学涉及的数据非常复杂，如何准确、 有效地解读这些数据是未来需要解决的重要
问题。
未来发展的机遇
与其他学科交叉融合
未来代谢组学在中药制剂体内评价中将会与其他学科进行更 加紧密的交叉融合，从而为研究提供更多的思路和方法。
中药材质量控制
通过对中药材中活性成分的代谢 产物进行分析，建立中药材质量 标准。
中药制剂药效评价
中药毒性评价
利用代谢组学技术探究中药制剂 对机体代谢的影响，进而评价其 药效。
通过检测中药制剂对机体内源性 代谢产物的干扰，评估其毒性。
中药制剂的个体化 给药方案制定
利用代谢组学技术找出与疗效和 毒性相关的生物标志物，为制定 个体化给药方案提供依据。
中药制剂的安全性评价也是体内评价 的重要内容之一，通过研究药物对机 体的不良反应和毒性，为药物的安全 使用提供保障。
03
代谢组学在中药制剂体内评价的应用

代谢组学医学课件

代谢组学医学课件
发展和转移的关系。
通过代谢组学的研究，可以发现癌症的早期预警标志物、疗效评估指标 以及潜在的治疗靶点，为癌症的诊断和治疗提供新的思路和方法。
糖尿病代谢组学研究
糖尿病代谢组学研究主要关注糖代谢、脂肪代谢、蛋 白质代谢、维生素和矿物质代谢等方面的变化，以及 这些变化与糖尿病并发症的关系。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
代谢组学实验设计原则
01
02
03
04
样本代表性
选择的生物样本应具有代表性 ，能够反映整体群体的代谢特
征。
实验可重复性
实验设计应确保可重复性，以 便验证结果的可靠性和稳定性
。
控制无关变量
应控制实验中的无关变量，以 减小其对实验结果的影响。
对照设置
合理设置对照组，以便更好地 比较不同组之间的代谢差异。
质谱技术（MS）
通过测量代谢产物的质量，来确定其成分和结构，具有高灵敏度和高 分辨率的特点。
气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）
结合了气相色谱的分离能力和质谱的鉴定能力，适用于复杂生物样本 中代谢产物的分析。
高效液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）
适用于分析热不稳定、极性或大分子量代谢产物，具有高分离效能和 鉴定能力。
THANKS
谢谢您的观看
探索代谢组学与其他组学的整合分析方法
代谢组学研究需要与其他组学研 究相结合，以更全面地了解生物
系统的复杂性和动态性。
探索代谢组学与基因组学、转录 组学、蛋白质组学等其他组学的 整合分析方法，建立多组学数据
分析平台。

代谢组学及其技术规范PPT课件

代谢组学及其技术规范PPT课件

变化因素
在4℃凝结 在25℃凝结
抗凝剂
离心时间 血清储存于4℃ 血清储存于25℃ 血浆储存于4℃ 血浆储存于25℃ 血清储存于-80℃ 冷冻/解冻循环
1, 6, 24 h I, 6, 24 h 肝素钠 vs. EDTA vs.柠檬酸钠
I5 min vs. 30min 6, 12, 24, 48 h 6, 12, 24, 48 h 6, 12, 24, 48 h 6, 12, 24, 48 h 1, 3, 6个月 1, 5, 10次
2.3 数据处理
1. • 导入原始的连续数据集 2. • 峰对齐，纠正不同分析运行间的保留时间偏移
• 色谱峰归一化，以便在不同样品运行间进行比较
3. 4. • 色谱峰检测(峰选择) 5. • 离子去卷积，按化合物将离子分组 6. • 利用已有的定制数据库进行化合物鉴定 7. • 执行数据分析
22/45
10/45
噪取正音与在交信实P偏息验L（S，有最-DO最关小AP基大 的L二S础化变乘-D上程化-A判，度来）去地寻别除提找分析
两组之间的差异代谢物。
SIMICA-P MATLAB
代谢物的鉴定
11/45
NMR
经验解谱（一维和二维核磁谱图结合） HMDB数据库 现有文献
标品对照
GC-MS NIST数据库
图1 各组人体血浆样本GC-MS总离子色谱图（TIC）
图4 抑郁症患者服药前后样本（训练集）OPLS-DA散点图(a)以及相应的S-plot图（b）；
抑郁症患者服药前后样本（验证集）OPLS-DA散点图（c）以及相应的相应的S-plot图（d）
33/45
33/48
差异代谢物及相关代谢通路分析
乙醛酸和二羧酸盐代谢

代谢组学医学课件

包含代谢物和代谢谱信息，可通过网络进行访问。
代谢组学软件
01
XCMS软件
用于代谢组学数据的预处理、分析、 可视化，其特点是自动化程度高、使 用方便。
02
MZmine软件
具有强大的数据处理能力，可进行多 种类型的数据处理和统计分析。
03
MetaboliteDetect …
具有多种检测方法，可进行代谢物的 分离、鉴定和定量分析。
代谢组学在医学中的发展前景
疾病诊断和预测
药物研发和毒性评 估
通过研究疾病患者的代谢组变 化，可以发现疾病早期预警标 志物，提高疾病诊断的准确性 和时效性。
通过对药物作用下的代谢组变 化研究，可以发现新的药效评 价标志物，加速药物研发进程 并降低药物毒性。
个性化医疗
通过研究个体的代谢组特征， 可以为个体提供定制化的健康 管理和医疗服务，提高治疗效 果和生活质量。
基于核磁共振的代谢组学技术
01
核磁共振技术可以用于检测有机化合物的结构和分子运动
02
核磁共振技术可以用于代谢产物的结构和构象分析
核磁共振技术可以用于代谢组库的构建和代谢物的鉴定
03
基于其他技术的代谢组学技术
基于免疫学的代谢组学技术
免疫学方法可以用于检测和定量细胞因子、生长因子 、神经递质等生物活性物质，分析其与代谢产物的相 互作用。
基于生物信息学的代谢组学
技术
生物信息学方法可以用于对大量实验数据进行处理、 分析和解释，帮助理解代谢产物的生物合成、分解和 调控机制。
03
代谢组学在医学中的应用
代谢组学在医学基础研究中的应用
揭示生物体系代谢网络的变化规律
通过研究生物体系在不同生理状态下的代谢物变化，解析生物代谢网络的变化规律。

代谢组学的研究进展课件PPT


查找导致代谢不同的原因√
➢ 基因表达差异
➢ 差异基因中，有与挥发物合成相关的
找到相关的基因
潜在的运用
2021/3/10
20
2.经典案例解析：与玫瑰花香气有关的基因
对比
功能 FC ：1834克隆 比较表达丰 注释 GG：1039克隆 度高的基因
7
1. 代谢组学：产生和发展
植物代谢组学相关论文近年来的发表情况：
2021/3/10
注：以 plant AND metabolomics OR metabolome OR metabolite profiling OR metabolite profile为主题收索ISI得到的文献记录情况。
8
1. 代谢组学：应用
疾病诊断和发病机制研究 药物毒理学、新药筛选、药物安全评价 中药研究及中医结合 植物和农业研究 微生物与发酵研究 食品健康、食品安全和保健品研究 新能源发掘
2021/3/10
9
1.代谢组学：种子萌发过程中的代谢
吸胀
萌动
2021/3/1科0 学问题：膜脂变化？质体/叶绿体的生成？ 10
比较: FC vs GG & FC1 vs FC4
2021/3/10 黄玫瑰有香气，从第四阶段开始。
17
2.经典案例解析：与玫瑰花香气有关的基因
问题的提出（生理） 代谢上的差异√
➢ 与香气有关的化合物的差异
查找导致代谢不同的原因 找到相关的基因 潜在的运用
2021/3/10
18
2.经典案例解析：与玫瑰花香气有关的基因
1.代谢组学简介：分析方法
数据分析：海量数据，生物信息学方法
2021/3/10
11
1.代谢组学简介：研究策略

代谢组学与中药质量评价课件

2.48 batches of CRR： 16 batches of C. mandshurica samples (D1–D16), 16 batches of C. chinensis samples (W1–W16), 16 batches of C. hexapetala samples (M1–M16). 6 batches of commercial CRR samples were used as unknown samples.
用UPLC-QTOF/MS.快速鉴定三萜皂苷 概要图
4. 研究结果
Fig. 3. The typical MS and MS/MS spectrum of triterpenoid saponins and their fragmentation pathways, (A) Clematichinenoside H, (B) Clematichinenoside AR, and (C)Clematernoside D. 典型的MS和三萜皂苷及其裂解途 径的MS/MS谱， （A）威灵仙皂苷 H， （b）威灵仙皂苷 AR, （c）Clematernoside D.
图7热图分析：基于49种已鉴别的三种威灵仙药材的皂 苷相对丰度。行代表化合物（峰无结构亚型），列代 表样本。颜色表明所鉴定的皂苷的相对丰富，绿色： 最低，红色：最高。
第五部分
总结思考
5. 总结思考
这项研究有助于基于化学分析和化学计量学特征分类的集成 平台的发展和三种药用威灵仙的预测。 UPLC-QTOF/MS 是首选的 分析方法。
威灵仙是一个典型的多起源中药，被广泛用来治疗关节炎，中国有108种铁线莲属植物 ，但只有很 少的一部分能药用，根据中国药典，威灵仙来源于三种：1.威灵仙，2棉团铁线莲，3.东北铁线莲。 目前主要成分有:三萜皂苷，黄酮类，生物碱和挥发油。三萜皂苷类是威灵仙的主要成分，在威灵 仙的抗炎，抗氧化，抗癌和抗关节炎中起关键作用。

代谢组学技术及其在中药研究中的应用 ppt课件


血液和尿样常用甲醇、乙腈或混合溶剂沉淀蛋白，离心后 取上清液进行分析或除去溶剂后，用LC流动相溶解后分析
溶剂萃取应用得最早，冷冻的组织样品常用溶剂萃取，样 品需要在冷冻情况下粉碎，选用极性与非极性溶剂的结合 如甲醇/氯仿，可形成双相，分别对水溶性及脂溶性相进行 分析
⑦能够反映生理病理状态
Wuhan university
研究方法
代谢组学研究步骤包括： 样品采集与制备； 样品分析与鉴定；
数据处理与分析；
生物标志物（Markers）分析
Wuhan university
Wuhan university
研究方法
样品采集与制备： 采集后的样品需首先进行预处理，而且整个预处理过程应尽
Wuhan university
代谢组学研究的特点
代谢组学作为一门新兴学科，概括起来具有以下特点:
①对机体损伤小，其检测的体液主要是尿液与血液； ②信息量大，代谢组学能够提供整个机体功能统一性信息； ③检测更容易，基因和蛋白质表达的有效的微量变化会在代 谢物上得到放大； ④无需特征化的数据库； ⑤检测物种类少，代谢物的种类数远远小于基因和蛋白数目 ⑥代谢物产物具有通用性；
Wuhan university
历史沿革
系 统 生 物 学
基因与蛋白质的表达紧密相连,代谢 物则更多地反映了细胞所处的环境。正 如Billy David所你已经发生了什么”
Wuhan university
历史沿革
1999年Nicholson首次提出了以NMR分析为主的代谢组学研究模 式并联合国际六大医药公司（Bristol-Meyers-Squibb,Eli
lilly,Hoffmann-laRoche,NovoNordisk,
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3. Chemicals： HPLC grade acetonitrile (ACN) and formic acid ， Deionized water
2.植物及样品：共48批威灵仙样品 16 批东北铁线莲C. mandshurica
samples (D1–D16), 16 批威灵仙 C. chinensis samples
3. 研究方法
对照品溶液的制备
50µg/ml.IS,白头翁皂苷B
+
5mg/ml 威灵仙粉末
残渣
10ml甲醇
供试品溶液
对照品溶液
将供试品溶液和对照品溶液进行离心 （13000rpm,10min）,取上清液进行 UPLC -QTOF/MS分析
3. 研究方法
UPLC： Waters ACQUITY UPLC TM system 色谱柱：C18 column(100 mm × 2.1 mm, 1.7 µm) 流速：0.4ml/min 柱温：35℃ 流动相：0.1%甲酸（A）+ACN(B)乙腈 梯度洗脱：
(W1–W16), 16 批棉团铁线莲C. hexapetala
samples (M1–M16). 6 批未知铁线莲样品
试剂：ACN(色谱乙腈)，甲酸，去离子 水及其他试剂
供试品溶液的制备：
威灵仙粉末1.0g（过60号筛网）
50%乙醇50ml, 90℃加热 回流1h, 3次，合并过滤 液, 50℃真空干燥浓缩
物体内形成的复杂代谢产物组
中药效应代谢组学
利用代谢组学方法研究中药对模式 生物和人体内源性小分子代谢产物 的影响，从而表征中药的整体生物
学效应
代谢组学研究技术
1.气 相 色 谱-质 谱 ( GC用MS于挥）发油、生物碱、糖类、脂肪酸
类、甾体化合物的分析研究。
2.液相色谱-质谱( LC-MS)
与 GC-MS 相比，拓宽了可分析样 品的范围，可实时分析一些热不 稳定的不易挥发的样品以及一些 生物大分子
第二部分
研究背景
影响因子：3.926Fra bibliotek参考文献
基于代谢谱分析和化学统计学研究多植物起源中药的结构表征和鉴别：以威灵仙为例
1. 研究背景
为了证明中草药多起源问题的安全有效，本文将建立一个基于代谢物分析和化学统计学分析的完整 平台进行特征描述，分类和预测多起源草药。
威灵仙是一个典型的多起源中药，被广泛用来治疗关节炎，中国有108种铁线莲属植物 ，但只有很 少的一部分能药用，根据中国药典，威灵仙来源于三种：1.威灵仙，2棉团铁线莲，3.东北铁线莲。 目前主要成分有:三萜皂苷，黄酮类，生物碱和挥发油。三萜皂苷类是威灵仙的主要成分，在威灵 仙的抗炎，抗氧化，抗癌和抗关节炎中起关键作用。
1
2
代谢组学与
中药质量评
价的关系
3
4
代谢组学能够较为全面地研 究植物复杂代谢过程及其产 物，以组群指标分析为基础， 运用高通量检测和数据处理 手段，从宏观整体的角度研 究中药材的代谢物变化，从 而为中药成分和药效的研究 提供了良好的技术平台 .
通过检测体液的代谢物和 分析引起代谢谱变化的原 因，可以评价中药复方不 同配伍对机体的生物效应， 从而阐释中药复方配伍规 律，指导临床合理用药。
6.核磁共振技术
对代谢物进行结构鉴定。
代谢组学与中药质量评价 的关系
利用代谢组学研究中药活 性成分的药效作用机制， 可以在一定程度上阐明中 药的药效物质和作用机制。
寻找到由于药物作用而发生 改变的代谢物，并由此提示 相应的代谢通路及药物作用 机制代谢组学可以从整体上 揭示中药炮制前后本身及对 机体代谢物的影响，进而为 阐明中药炮制机制奠定基础。
1.对照品：威灵仙皂苷AR2, 威灵仙皂 苷AR,Clematomandshurica saponin C, 虎掌草皂苷B,威灵仙皂苷H,:白头翁皂 苷B
2.48 batches of CRR： 16 batches of C. mandshurica samples (D1–D16), 16 batches of C. chinensis samples (W1–W16), 16 batches of C. hexapetala samples (M1–M16). 6 batches of commercial CRR samples were used as unknown samples.
中药代谢组学分类
中药化学物质组学
应用代谢组学研究技术，揭示中药物 质基础时，其研究对象是中药本身所 含有的化学成分，研究目的是揭示中 药因产地、储藏、炮制、制剂等因素
所产生的化学物质基础的差异
中药代谢组学
中药及其各种制剂在进入生物体 后， 所含的化学成分易在生物体液环境、菌 群及各种代谢酶的作用下发生广泛代谢， 形成中药成分在生物体内的代谢产物组， 代谢组学技术方法有利于揭示中药在生
3.杂交质谱技术
LC /MS-Q-TOF，LC / MS-IT-TOF连用等
4.毛细管电泳分析技术
极性化合物和带电化合物，毛细 管电泳也与可质谱连用
5.基质辅助激光解吸附离子 化飞行时间质谱
( MALDI-TOF-MS) :除去质谱分析时经常遇到的基 质干扰。 （MALDI 是一种软电离质谱技术，它可 以直接用于混合物的分析，尤其是痕量和超微量 分析）
但是由于缺乏标准和糖结构分析的复杂性，只有不到10种三萜皂苷被测定出来，并且对威灵仙化学 成分和三种之间的化学成分差异很少见诸报道，因此对威灵仙样品植物来源进行鉴定和分类研究可 以帮助大家 形成清晰系统的认识。
第三部分
研究方法
3. 研究方法
1.Reference standards ： Clematichinenoside AR2, Clematichinenoside AR, Clematomandshurica saponin C, Huzhangoside B, and Clematichinenoside H， pulchinenoside B
2016
代谢组学与中药质量评价
汇报人： 学号：
专业：
目录
第一部分 概念介绍
第二部分 研究背景
第三部分 研究方法
第四部分 研究结果
第五部分 总结思考
第一部分
概念介绍
1. 概念介绍
代谢组学( metabonomics/metabolomics) 是效仿基 因组学和蛋白质组学的研究思想，利用现代先进的 分析手段对生物体液( 血浆、尿液、组织提取液等) 中的一些小分子物质进行系统的测量和分析，是系 统生物学的组成部分。