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* * * * * * * * * * * * * 人类蛋白质组 人类蛋白质组计划 Generate antigen Generate specific antibodies a b c d In vitro protein profiling In vivo protein profiling Isolation of protein complexes Protein chip Isolation of native protein ? Structure ? Modification ? Biochemistry The Human Proteome Resource (HPR) program 利用抗体系统地检测人类蛋白质组 Prof. Mathias Uhlen Royal Institute of Technology Sweden 生命进化与转录组 非编码RNA: 复杂性的源泉 后基因组时代 后基因组时代的新科学 ——系统生物学 酵母的基因功能网络 后基因组时代的生命观：复杂系统 后基因组时代的生命观：复杂系统 细胞信号转导网络 神经网络 后基因组时代的生命观：复杂系统 人类基因组终生在变化 美国约翰霍普金斯大学医学院研究了个体的基因组内的DNA甲基化变化。 DNA样本来自冰岛大约600个人，分别于1991年和2002年至2005年间采得。研究人员测量了111个样本中每个样本的DNA甲基化总量，并比较了同一个人的采自2002年至2005年间和1991年的DNA甲基化总量。 ? 结果发现，在这大约11年的时间跨度中，大约三分之一个体的甲基化量发生了变化。不过变化的方向并不一致——一些人的甲基化总量增加，另一些人的则发生丢失。 JAMA 2009 传统生物科学 （中国传统医学） 输入 输出 经典生物实验科学 输入 输出 A (基因/ 蛋白质) B (基因/ 蛋白质) 系统生物学 输入 输出 系统生物学是认识生命复杂系统的新角度 综合性研究 分析性研究 分析+综合研究 系统生物学是21世纪生命科学革命的代表 科学革命 科学革命 常规科学 常规科学 科学家对自然界的认识程度 中心法则的发现 分子生物学的诞生 系统生物学的诞生 人类基因组计划 1950 1990 时间 系统生物学 (Systems Biology) 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，并分析生物系统在一定时间内的动力学过程。 系统生物学的基本工作流程 选择可控生物系统 定性和定量的测量 计算和数学建模 Genome Transcriptome Proteome Citric acid cycle Metabolome 系统生物学的特征：各种生物分子的整合 系统生物学的特征：各种层次的整合 系统生物学 1， 2， 3， n 组学 （发现的科学） 基因 （蛋白质） 基因克隆 基因表达 基因突变 蛋白质结构 蛋白质相互作用 酶活力 实验生物科学 （假设驱动的科学） 系统生物学的特征：小科学与大科学的整合 系统生物学的特征：实验科学与理论科学的整合 Molecular Biology Cell Biology Genomics Proteomics Metabolomics Wet Laboratory Computing Informatics Modeling Mathematics Dry Laboratory 系统生物学 研究复杂生命活动和复杂性疾病的重要工具 系统生物学：任重而道远 经典生命科学 简单化 线性化 定性化 实验化 系统生物学 复杂化 网络化 定量化 理论化 经典生命科学与系统生物学之比较 结束语 ——走向真正的科学 物理学 物理现象的观测 数学的描述 F=ma E=MC2 物理学的描述 经验阶段 理性阶段 生命科学 生命现象的观测 数学的描述 ？ 生物学的描述 经验阶段 理性阶段 课 堂 作 业 请用500到1000字，描述20世纪的分子生物学的特征与21世纪的系统生物学的特征。 * * * * * * 后基因组时代的系统生物学 吴家睿 中国科学院上海生命科学研究院 现代生命科学 所有生命都来自共同的祖先 C. Darwin 不同的有机体遵循着统一的规律 DNA是实现生命繁衍的基本大分子 繁殖就是将DNA双螺旋传给后代 不同结构的蛋白质负责不同的生命活动 酶 运动蛋白 血红蛋白