系统生物学_走向整体论的生物学
系统生物学
实验性方法
• 实验性方法主要是通过迚行控制性的反复实验 来理解系统[8，9]。 • 首先明确要研究的系统以及所关注的系统现 象戒功能，鉴别系统中的所有主要元素，如DNA、
mRNA、蛋白质等，幵收集所有可用的实验数据， 建立一个描述性的初级模型(比如图形的)，用以解 释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用 实现自身功能的。 其次在控制其他条件丌变的情况下，干扰系统 中的某个元素，由此得到这种干扰情况下系统各 种层次水平的一些数据，同时收集系统状态随时 变化的数据，整合这些数据幵不初级模型迚行比 较，对模型不实际之间的丌符之处通过提出各种 假设来迚行解释，同时修正模型。
近代生物学发展现状：
• 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 [2，3]。
系统生物学的研究方法
• 系统生物学最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系统生物学的 发展正是由亍对生物系统的干扰手段丌断迚步促成的。干涉主要分为 从上到下(top-down)戒从下到上(bottom-up)两种。从上到下，即 由外至里，主要指在系统内添加新的元素，观察系统变化。 • 目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的丌同可分为 两类：一类是实验性方法，一类是数学建模方法。
系统生物学——生命科学的新领域
材料化学32班 黄娇凤
摘要：
• 20世纪生物学从宏观到微观迚步巨大，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 角度来迚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丌可 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。
系统生物学-第一章-系统生物学概况PPT课件
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。
数学的描述 F=ma E=MC2
生物学的描述
.
数学的描述
？
51
Lunfish (dipnoi)
40
非编码RNA: 复杂性的源泉
.
41
后基因组时代
.
42
后基因组时代的生命观：复杂系统
酵母的基因功能网络
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43
后基因组时代的生命观：复杂系统
细 胞 信 号 转 导 网 络
.
44
后基因组时代的生命观：复杂系统
神经网络
.
45
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。
英国10K项目是, Wellcome Trust在三年内支持1000 万英镑，测定10000个人的基因组序列，旨在找出 与肥胖和精神分裂症等疾病相关的罕见基因变异。
4000名英国人的全基因组序列，其中一半是针对英国的双 胞胎来进行的，另一半则是针对父母与子女来开展。
6000个人则只是测定其外显子序列。参与外显子测序的人 都得有“特别突出的表型”，这样就有利于将某一多基因相 互作用疾病定位到特定的基因上。其中，2000人是极度的肥 胖；3000人患有神经元发育障碍；另外1000人则患有先天性 心脏病等比较稀少的疾病。
系统生物学的理论与方法探究
系统生物学的理论与方法探究随着生物学领域的快速发展，人们对于生命现象的理解也在逐步深入。
而系统生物学作为一门新兴的交叉学科，正在成为解析生物系统复杂性的重要工具。
那么，系统生物学的理论与方法具体是如何探究的呢？一、系统生物学的基本概念系统生物学是在基于基因组水平的研究基础上，将生物系统作为一个整体来考虑的学科。
它以整合各种不同尺度的信息，包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等，通过综合分析生物系统中的各种分子作用和复杂调控关系，揭示生物现象背后的规律性。
系统生物学旨在建立一个统一的、全面的、动态的、多学科的解释框架，以更好地理解生命科学领域中的各种现象。
二、系统生物学的主要研究方法1. 基因组学：基因组学是作为系统生物学的基础学科之一，它主要通过对基因组序列的分析，挖掘和描述生物种类之间的基因和功能差异，以及基因的进化过程。
基因组学的发展已经使得我们能够快速分析大规模生物数据，从而揭示出生物系统中基因调控和代谢网络的组成、功能和演化模式。
2. 转录组学：转录组学是研究某个生物在某个特定基因表达情况下所产生的全体RNA分子的科学。
近年来，随着RNA测序技术的广泛应用，我们可以测量和比较不同基因表达条件下的RNA 水平，从而揭示出生物系统中的转录调控机制，提供基础数据支持。
3. 蛋白质组学：蛋白质组学是一门运用先进的质谱技术和其他工具来鉴定、分离和鉴定蛋白质的科学。
对于蛋白质组学的研究对于生物信息学的发展、生物新理论的验证及药物发现等方面具有重要意义。
4. 动力学建模：动力学建模是系统生物学的核心理论，它可以将生物系统中的各种分子作用建模为一系列微分方程，以描述生物系统的响应和反应过程。
仅仅是使用一个定量模型，生物学家们就可以优化其设计方案，预测可能的结果，从而更好地指导实验设计。
5. 网络分析：网络分析是系统生物学研究过程中不可或缺的方法之一，其基本思想是从多个组件之间的联系出发，建立起一个网络体系，进一步分析网络中的调控模式和反馈机制。
生命科学中的系统生物学研究
生命科学中的系统生物学研究导语：生命科学中的系统生物学研究在近年来得到了广泛关注与迅速发展，其涉及的领域非常广泛，包含了从基础研究到应用研究等不同层次。
其在生物学、医学、能源、环境等领域中的应用及其前景也是十分广泛的。
一、什么是系统生物学？系统生物学（Systems Biology）是一种将生物学、数学、工程学、计算机学以及统计学的方法和知识相结合的学科，旨在整体性而不仅仅单独地理解生命系统的不同部分，也就是说，它不仅关注生物分子，还关注这些分子之间的相互作用以及组成的网络。
通过对生命的抽象与建模，利用计算机模拟、分析技术等手段，对基因组、蛋白质组及其相互作用的现象进行全面的研究，尤其是研究生命系统中的全局性与整体性的行为。
二、系统生物学的研究重点1. 基因调控网络研究生命系统中，基因与蛋白质等分子相互作用形成了一种庞大的调控网络，在研究过程中，系统生物学主要通过互作网络的拓扑特征、节点功能及信号转导动态等方式，逐步理解基因调控的复杂性与分子间相互作用的机理。
2. 蛋白质结构与作用的研究系统生物学最为重要的方向之一是深入研究蛋白质的结构和作用机理，为人类疾病的治疗和诊断提供新的思路和手段。
3. 代谢组学研究代谢组学是指对生物体中代谢产物（如小分子代谢产物、酵素和代谢途径等）的全面分析、比较、统计和模拟，以了解生物体代谢调控的复杂性。
4. 系统发育与演化研究系统发育与演化研究，是为了揭示各种生命形式的远缘联系，以及从一个生命形态到另一个生命形态的分子机制和生物演化的规律，以此为生物分类和多样性进化提供理论基础。
三、系统生物学应用的领域1. 医学领域在医学领域中，系统生物学可用于药物研发、基因测序技术的发展、癌症治疗研究、健康管理与医学诊断等方面。
通过对大规模生物学数据进行整合与分析，系统生物学可发现病因、制定针对性治疗方案并优化药物设计。
2. 环境领域在环境领域中，系统生物学可应用于环境污染的监测、污染物的生物降解、新型生态系统构建等方面。
系统生物学讲解
系统生物学讲解在当今科学领域，系统生物学正逐渐崭露头角，成为一门具有重要意义和深远影响的学科。
那么，什么是系统生物学呢？让我们一起来揭开它神秘的面纱。
系统生物学并非是对传统生物学的简单补充或改进，而是一种全新的研究理念和方法。
它旨在从整体的角度去理解生物系统，而非仅仅关注单个生物分子或细胞的行为。
传统的生物学研究通常是将生物系统分解成一个个独立的部分，分别进行研究。
比如，研究某个基因的功能，或者某种蛋白质的结构。
这种研究方法在一定程度上取得了很多重要的成果，但也存在着明显的局限性。
它无法全面地解释生物系统的复杂行为，因为生物系统中的各个部分并不是孤立存在的，而是相互作用、相互影响的。
系统生物学则将生物系统视为一个整体，综合考虑基因、蛋白质、代谢物等各种生物分子之间的相互关系，以及它们与细胞、组织、器官等不同层次结构之间的联系。
通过整合大量的数据，运用数学模型和计算机模拟等手段，来预测和解释生物系统的动态变化和行为。
为了更好地理解系统生物学，我们可以拿一个简单的例子来说明。
假设我们要研究人体的血糖调节机制。
传统的研究方法可能会集中在胰岛素这种激素的分泌和作用机制上。
而系统生物学的视角则会更加全面，它不仅要考虑胰岛素，还要考虑胰高血糖素、肾上腺素等其他激素的作用，以及肝脏、肌肉、脂肪组织等器官对血糖的摄取和利用情况。
同时，还要考虑这些因素之间的相互反馈和调节机制。
通过建立一个复杂的数学模型，系统生物学可以模拟出不同情况下血糖水平的变化，从而为糖尿病等疾病的治疗提供更有效的策略。
系统生物学的研究方法通常包括以下几个步骤：首先是数据收集。
这包括从基因表达、蛋白质组学、代谢组学等多个层面获取大量的数据。
这些数据可以来自实验室实验、临床样本、生物信息数据库等。
然后是数据整合和分析。
将收集到的数据进行整合，去除噪声和错误，提取有价值的信息。
运用统计学和机器学习等方法，找出数据中的模式和规律。
接下来是模型构建。
生物工程的系统生物学
生物工程的系统生物学生物工程的系统生物学是一个融合了生物学、数学、计算机科学和工程学等多个学科的前沿领域。
它以研究生物系统的整体特性和运作机制为基础，旨在揭示生物系统的复杂性和多样性，并利用系统思维和工程方法来解决生物领域的问题。
一、系统生物学的定义和概念系统生物学是一门跨学科的研究领域，它将生物学的传统研究方法与工程学的系统化思维结合起来，致力于理解和控制生物系统的运作。
与传统的基因层面研究不同，系统生物学强调生物系统的整体特性和相互作用，并以网络和模型为工具来描述和预测生物系统的行为。
二、系统生物学的研究内容和方法系统生物学的研究内容涵盖了生物系统的结构、功能、动力学和调控机制等方面。
研究方法主要包括实验技术、数学建模和计算模拟等多种手段。
通过对生物系统的多层次观测和建模，系统生物学可以揭示生物系统的调控网络、信号传递路径和代谢途径等关键特性，并从中提取出重要的生物信息。
三、系统生物学在生物工程中的应用系统生物学在生物工程领域发挥着重要作用。
它可以帮助研究人员更好地理解和优化生物合成途径、代谢网络和基因调控机制等生物工程过程。
通过建立生物系统的数学模型和计算模拟，研究人员可以预测和优化生物过程的产物产量、废弃物排放和能量利用效率等关键参数，从而提高生物工程的可持续性和经济效益。
四、系统生物学在药物研发中的应用系统生物学也被广泛应用于药物研发领域。
利用系统生物学的方法，研究人员可以更准确地评估潜在药物的效果和副作用，并预测药物对特定疾病的疗效。
此外，系统生物学还可以帮助解析药物对生物系统的作用机制，并为个体化药物治疗提供理论支持，从而提高药物研发的效率和成功率。
五、系统生物学的挑战与前景虽然系统生物学在生物工程和药物研发等领域已取得了一些重要的突破，但该领域仍面临一些挑战。
首先，生物系统的复杂性和多样性限制了我们对其全面理解的能力。
其次，数学模型的建立和验证需要大量的实验数据和计算资源，这对研究人员提出了高要求。
生命科学中的系统生物学研究
生命科学中的系统生物学研究生命科学是探究生命的本质和现象规律的科学，涉及到生物学、医学、生态学、进化论等多个领域。
而系统生物学则是近年来兴起的一种研究方法，它采用了计算机科学、数学、物理学等多个学科的方法，可以将生命体系看成是互动的、完整的、多元的整体，从而探究整个系统的特性和规律。
本文将从系统生物学的概念、应用、技术和展望四个方面进行阐述，以便更好地了解这个领域的研究成果和前沿。
一、系统生物学的概念系统生物学是指综合应用生物学、物理学、化学和计算机等多个学科理论和方法，以系统化和定量化的方式研究生物系统的特性、组成和功能，并解析其调控机制和相互作用关系的一门新兴学科。
系统生物学是一种新的科技，它基于生命系统本身的丰富性和复杂性开展研究，通过整合多种生物数据、模型和技术，从分子层面上对生命体系进行探究，研究生物系统的特性、组成和功能，并解析其调控机制和相互作用关系。
系统生物学是一个全面的研究生命系统的学科，其思路的出发点是从系统整体角度，尽可能的理解生命系统的功能和物理化学机制，探究生命系统的本质，为生物界和人类的健康服务。
二、系统生物学的应用系统生物学具有多样化的应用，不仅可以用来研究生命体系的基本特性，还可以解决生物领域中的实际复杂问题。
下面列举其中一些典型的应用领域。
1.药物研究：可以通过研究分子机制，分析分子数据库等手段，能够加速潜在药物的开发和筛选。
2.合成生物学：可以在基因和代谢途径层次上设计和重建新的生物系统，推动细胞工程学领域的发展。
3.抗肿瘤药物研究：建模揭示基因突变和通路变化将作为预测增敏的丰富和高效方法。
4.肠道微生物学：研究肠道菌群的变化对健康的影响及构建肠道微生物系统的模型。
5.基因组学：基于基因几何特征的分析，可以增加基因鉴别的准确性。
三、系统生物学的技术系统生物学是近年来发展较快的一个领域，其发展得到了化学、数学、物理学等多个学科领域的支持，同时也有较多的技术支持。
生命科学中的系统生物学理论与方法
生命科学中的系统生物学理论与方法生命科学是一个包含生物化学、分子生物学、遗传学等多个学科分支的复合学科，其中涵盖的知识和细节无穷无尽。
如何从这么多的难以掌握的细节中挖掘出一些有用的信息，并将它们系统有序地整合起来，这是现代生命科学领域中的一个重要问题。
近年来，随着计算机技术的发展，系统生物学的理论和方法被越来越多的生命科学研究者所采用。
那么，什么是系统生物学呢？一、什么是系统生物学？系统生物学是一门研究生命系统中各种分子和细胞之间的相互作用以及系统整体性质的学科。
它的研究对象包括基因、蛋白质、代谢产物和细胞等，在生物学、计算机科学、数学、物理学等多个学科交叉融合的基础上，从整体角度来探究生命科学中的复杂问题。
系统生物学通过全面、细致、动态地描述复杂生命系统的各个环节，提供了一个完整的、全局的研究模式。
二、系统生物学的方法在实际应用中，系统生物学方法主要包括以下几个方面：1.高通量实验技术系统生物学方法的一个突出特点就是对大规模数据的需求。
在生产生命科学实验数据方面，高通量实验技术是必不可少的。
高通量实验技术通常包括蛋白质组分析技术、代谢组分析技术和基因组测序技术等。
利用这些技术，可以大大增强生命科学研究者对细胞内分子组分及其代谢活动的认识，同时也为系统生物学研究提供了充分的数据支撑。
2. 数据挖掘和分析高通量实验技术可以获得大量数据，但这些数据并不是直接可读的。
在整理、存储和分析这些数据方面，各种数据挖掘和分析工具可以发挥巨大的作用。
例如，聚类分析可以将大量的数据分为多个类别，并将这些类别组合成表现更清晰、更有条理的结果；模拟仿真可以在计算机程序内完全复制和模拟生命实验过程，从而得到一系列系统偏差和变异的认知。
3. 系统建模建模是系统生物学研究手段的重要环节，目的是将大量综合性的实验数据转换成数学模型，然后再通过模型验证等方式，结合实验数据的修正和验证，从而为整个系统生物学研究提供科学可行的基础。
系统生物学的发展
系统生物学的发展随着科技的不断创新和发展，我们的认知也在不断地加深。
而在这些科技中，系统生物学无疑是一个备受瞩目的领域。
它带给人类的不仅仅是对生物学的深入认识，更是一种新的研究方法和理念。
那么，什么是系统生物学？它的发展历程是什么样的？接下来，我们将围绕这些问题进行探究。
什么是系统生物学？系统生物学（Systems Biology）是一种以系统性、整体性和交互性为核心的生物学研究。
它利用数学、物理学和计算机科学的方法和工具，对生物系统的组成、结构和功能进行系统性探究。
同时，它也擅长发掘生物体系中的内在规律和复杂性，为生物学、医学等相关领域的研究提供了新的思路和方法。
系统生物学的兴起，得益于生物信息学、计算生物学等多个领域的发展。
这些领域所积累的大量数据和技术，为系统生物学的发展提供了充分的基础。
在这个背景下，系统生物学的研究方向也越来越广泛，不仅包括生物遗传、代谢和信号传导等基础性研究，还涵盖了生物医学、农业、环境保护等应用性研究。
系统生物学的发展历程虽然系统生物学的概念和理论在上个世纪就已经存在，但是其正式形成还是在近年来。
在这个过程中，经历了几个发展阶段。
1. 系统生物学的前身——信号转导研究20世纪70年代，随着细胞生物学、生化学等领域的发展，人们对于细胞内的信号传导途径越来越感兴趣。
这种兴趣的出发点，是为了全面了解细胞在内外环境变化下的反应机制。
从这个角度来看，信号转导研究可以看做是系统生物学的前身。
2. 经典遗传学模型20世纪80年代，科学家们发现许多模式生物（例如：水稻、果蝇、小鼠等）基因组的组成和人类基因组十分相似，同时这些模式生物仅有数千到数万个基因，因此成为了研究基因进化和组成的理想材料。
随着人类基因组计划的推进，许多遗传研究工具，如基因芯片、高通量测序技术等开始应用于这些模式生物。
这时，人们发现这些生物的代谢、细胞周期等基本生命过程，也可以利用系统生物学的角度探讨。
3. 全基因组时代的来临21世纪的开端，人类基因组计划达成了里程碑式的成果，全基因组的比对和注释的加速，为生物大数据的积累和处理提供了更有力的支持。
系统生物学百度百科
验、计算 (computational)、工程方法的生物系统分析与人工生物系统研究，同系统科学、计算机科学、纳米科学和生物医学、生物工程等领域国际科学家广泛通讯，倡导分子生物技术和计算机科学结合研究生物系统，唤起了一大批生物学研究领域以外的专家的关注。
正如1994年曾杰（曾邦哲）“论系统生物工程范畴”等[3]表述的21世纪将进入“系统生命科学与生物工程的时代”，1999-2000年系统生物学与工程（合成生物学）领域论文大量涌现。
也如胡德所说，“系统生物学将是21 世纪医学和生物学的核心驱动力”，基于这一信念，在系统生物学已经就要成为新的学术潮流时，1992年建立华盛顿大学分子生物技术系的胡德，在1999 年年底辞去了美国西雅图市华盛顿大学的教职，与另外两名志同道合的科学家一起2000 年创立了世界上第一个系统生物学研究所(Institute for Systems Biology)。
与此同时或1999年更早的中期不少科学家开始了论述，2000 年日本举办了国际系统生物学会议，2000 年美国 E. Kool 重新提出合成生物学 - 基于系统生物学的基因工程。
随后，系统生物学便逐渐重新得到了生物科学界的认同。
2002 年03 月，美国《科学》周刊登载了系统生物学专集，该专集导论中的第一句话这样写道：“如果对当前流行的、时髦的关键词进行一番分析，那么人们会发现，‘系统’高居在排行榜上。
”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，并把得到的有关信息进行整合。
第三步是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。
系统生物学的理论及应用
系统生物学的理论及应用随着基因组学和高通量技术的发展，生命科学进入了一个全新的时代。
在过去，科学家们习惯从单一的角度来研究生物系统的各个部分。
但是，这种方法已经被证明是有限的。
现在，科学家开始使用系统生物学的方法来研究生物系统，通过对大量数据的整合和分析，从更全面的角度来了解生物系统的不同层面。
一、什么是系统生物学？系统生物学是一门交叉学科，涉及生物学、计算机科学、物理学和统计学等领域，旨在解析生物系统的复杂性。
它不仅探究分子、细胞和组织之间的相互作用，还研究这些层面之间的整合和与环境的互动。
系统生物学不是一个新的概念，早在20世纪50年代，科学家们就试图探索生物系统的总体特征。
但是，现代系统生物学利用了高分辨率、大规模数据收集和分析技术的发展，使研究的范围更广泛、更深入，并能够更好地预测和控制生物系统行为。
二、系统生物学的理论基础系统生物学基于一些基本原理，主要包括：1.层次结构：生物系统可以从分子、细胞、组织、器官到整个生物系统的不同层次来理解。
2.多样性：每个生物系统都是独特的，系统学家需要考虑特定层次上系统的上下文、多样性。
3.整合：不同系统层次之间相互连接，需要进行整合来了解生物系统的完整行为。
4.动态性：生物系统是动态的，不断与环境互动，需要随着时间而变化。
三、系统生物学的应用系统生物学可以应用于许多领域，如医学、农业、环境保护和能源生产。
举几个例子：1.癌症研究：系统生物学可以帮助科学家们理解癌细胞的产生和转化的复杂性。
通过研究癌症细胞的信号通路和基因调控网络，科学家们可以发现新的治疗方法。
2.农业：系统生物学可以应用于增强作物的生产力和抗性，例如提高粮食作物的产量，改进动物养殖业等。
3.环境保护：系统生物学可以用来预测生物对环境因素变化的响应，例如生态系统在气候变化下的响应。
4.能源生产：系统生物学也可以应用于生物燃料的生产和微生物产生有用的代谢产物等领域。
四、系统生物学的未来未来的系统生物学研究将迎来更好的理解和操作复杂生物系统的挑战。
系统生物学研究生命科学的整体性问题
系统生物学研究生命科学的整体性问题在生命科学的领域中，一个大的问题是：如何整体地理解和描述纷繁复杂的生命现象？系统生物学可以被看做是回答这个问题的一个研究方向。
系统生物学是将系统性的研究方法应用于生物学领域的一种新兴学科，旨在整合生命科学的各个领域，探究生命现象的整体性问题。
系统生物学正是从表观遗传学，转录组学，蛋白质组学等红火起来的 -omics 学科中产生自然而然的。
这些技术可以帮助我们以前所未有的方式研究生物学，但它们却分离了实际生物系统的复杂性。
这种分离部分来自我们对每种技术的单一性的期望。
OMICS技术提供了大量的数据和新的视野，但是，它们也产生了一个瓶颈 -- 我们还不知道如何理解这些数据和将其整合为实际的生物系统。
系统生物学旨在打破上述瓶颈，使我们能够逐步将已知的生物组分集成到实际的生物系统中去。
这种集成是建立在多种技术和学科上的，例如：运用网络分析来识别蛋白质互作关系；基于时序肿瘤组学数据的细胞周期网络重建；搭建表观遗传调控网络以探究多种生物生理过程等。
在生命科学研究中，系统生物学可以被看作是对生命系统整体性问题的探究。
新的生物学科技和深度计算成为了推动生命科学关注系统性现象的核心推动力。
应用系统生物学的科学家们不仅仅关注单一组分的作用，而是聚焦于完整的基因调控网络，蛋白质互作网络，甚至更大的连接系统。
从而使我们更加了解生命系统本身的整体特征和属性。
为了实现系统生物学的概念，我们需要将不同层次的生物学信息（如基因表达调控信息、蛋白质相互作用信息、代谢物之间的网络信息等）整合到一起。
在这个过程中，数据的信息传递和解释至关重要。
相应的，系统生物学的概念中，数据分析和计算是五花八门的，这也使得系统生物学的开展更加需要跨学科如计算科学和数学等的支持。
从现实的生物问题到算法和计算的实现，系统生物学中的各种细节都呼之欲出。
但更加难得的是，我们在这个过程中学到的是如何集成多个层面上的观察来帮助我们理解重要的现象。
系统生物学的定义
系统生物学的定义一、系统生物学的起源与背景系统生物学作为一门学科，其起源可以追溯到20世纪70年代，当时生物学家开始尝试使用系统论的方法来研究生物学问题。
随着技术的不断发展，特别是基因组学、蛋白质组学和代谢组学等高通量技术的出现，系统生物学的研究得到了更深入的发展。
系统生物学的研究背景是复杂的生物系统，这些系统通常由许多相互作用的组件组成，并且具有高度的动态性和复杂性。
二、系统生物学的基本概念系统生物学的基本概念是“系统”。
系统是指一组相互作用的元素或组成部分，它们以一定的方式组合在一起，形成一个具有特定功能的整体。
在生物学中，系统可以是细胞、组织、器官、生物体或生态系统等。
系统生物学的研究重点在于理解这些系统的结构和功能，以及它们如何相互作用和演化。
三、系统生物学的研究方法系统生物学的研究方法主要包括以下几种：1.高通量技术：基因组学、蛋白质组学和代谢组学等高通量技术是系统生物学研究的基础。
这些技术可以同时检测大量分子和细胞成分，从而获得系统的全局视图。
2.数学建模和计算机模拟：系统生物学研究需要使用数学模型和计算机模拟来理解和预测系统的行为。
这些模型可以揭示系统的内在机制和动态变化。
3.实验验证：通过实验验证是系统生物学研究的重要环节。
实验可以用来测试模型的预测结果，并揭示未知的生物过程和相互作用。
4.系统论方法：系统论方法是一种跨学科的方法论，用于描述系统的整体结构和功能。
在生物学中，系统论方法用于研究和描述复杂的生物系统和过程。
四、系统生物学的重要领域与主题1.代谢网络：代谢网络是指生物体内的一系列化学反应和途径，它们协同作用以维持生命活动。
系统生物学研究代谢网络的组成、结构和功能，以及它们如何应对环境变化和遗传变异。
2.基因调控网络：基因调控网络是指基因、转录因子和其他分子之间相互作用的一系列复杂过程。
系统生物学研究基因调控网络的组成和功能，以及它们如何影响细胞分化和发育。
3.蛋白质互作网络：蛋白质互作网络是指蛋白质之间相互作用的一系列复杂过程。
从整体论、还原论到新的整体论——论生物学方法论的革命
从整体论、还原论到新的整体论——论⽣物学⽅法论的⾰命从整体论、还原论到新的整体论——论⽣物学⽅法论的⾰命⽣物学⽅法论是⼈们从事⽣物学科研的系统⽅法的理论[1]。
迄今为⽌，⽣物学⼤致经历了三次重⼤的⽅法论的⾰命，它们分别是整体论、还原论和新的整体论。
事实上，每⼀次科学范式的转换过程中，相对科学技术进步⽽⾔，⼈们往往更加重视其⽅法论的⾰命。
这是因为⽅法论通常对⼀门学科如何进⾏具体实践乃⾄真正做到科学共同体的承认更具有关键意义。
那么，⽣物学的⽅法论究竟如何推动⽣物学的范式转换？每⼀次的⽅法论⾰命解决了哪些问题？存在哪些不⾜？⽣物学的⽅法论最终要向何处去？本⽂尝试以⽣物学⽅法论⾰命为主题，对⽣物学整体论、还原论和新的整体论⽅法论的⼀系列相关问题进⾏哲学思考。
⼀、整体论⽣物学第⼀个经典的整体论⽅法论⾰命兴起在⼗七世纪到⼗九世纪欧洲，也是使⽣物学成为⼀门科学的重要⽅法论。
所谓的⽣物学整体论是在近代的科学⽔平基础上发展出的⼀种把⽣物从整体⾓度研究的⽅法论[2]，并在⽣物学史上开创性地把神学的⽣物学和科学的⽣物学划分开来，这充分体现在瑞典⼈林奈的《⾃然系统》论著中。
书中所提出的纲(class)、⽬(order)、属(genus)、种(species)的分类概念正是整体论⽣物学的⾸创。
它标志着⼈类开始第⼀次⾃主地和系统地对动植物进⾏命名和分类。
此时，上帝和诸神的作⽤已经开始被逐渐忽略。
另⼀⽅⾯，整体论还特别为⽣物学发展出两条研究进路。
⼀种是静态的，即把⼈和⽣物⽤简单、静⽌和机械的观点看成由各种零件构成的机器。
此理论以⽜顿的机械唯物主义为哲学依据，并以英国⼈哈维的⾎液循环学说为代表。
另⼀种是动态的，即把⽣物看作是漫长进化链条中⼀环的整体论，以英国⼈达尔⽂《物种起源》为代表学说。
此理论主要从物竞天择、适者⽣存的⾓度动态地研究⽣物的整体运动。
此时，⽣物已不再是神创造的产物，⽽是⾃然进化的结果。
在这⾥，创世说已经被彻底搁置在⼀边了。
生物学上的交叉名词解释
生物学上的交叉名词解释生物学作为一门学科，涵盖了广泛的领域和概念，其中有许多交叉名词，它们在不同的领域中扮演着重要的角色。
这些名词之间相互交织，使得生物学变得更加丰富和多样。
本文将探讨生物学中一些重要的交叉名词及其解释。
1. 基因组学（Genomics）：基因组学是研究基因组的科学，它涉及了基因的全集以及它们的结构、功能和相互作用。
基因组学包括基因序列测定、基因功能注释和基因表达分析等领域。
这一交叉名词整合了遗传学、分子生物学和计算机科学等多个学科，为我们理解生物的遗传信息提供了重要的工具。
2. 代谢组学（Metabolomics）：代谢组学是研究生物体内代谢物的科学，它聚焦于代谢产物的全集以及它们在生物体内的代谢途径和相互关系。
代谢组学利用方法如质谱和核磁共振等对代谢产物进行分析和鉴定，探寻各种代谢途径和代谢物之间的互作关系。
代谢组学为我们理解生物体内的代谢过程，揭示许多疾病的发生机制提供了重要的线索。
3. 生态基因组学（Ecogenomics）：生态基因组学是研究生物体在特定生态系统中基因和基因组的科学，它整合了生态学和基因组学的原理和方法。
生态基因组学研究通过分析特定环境中的微生物群落的基因组，揭示它们的生态功能和相互关系。
这一交叉学科对于理解生物多样性和生态系统功能非常重要。
4. 多组学（Multiomics）：多组学是研究多种组学数据相互关系的科学，它包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多个领域。
多组学的目标是综合不同层次的生物学信息，从整体上理解生物体的结构和功能。
多组学通过整合大量的数据，揭示了生物体内复杂的分子网络和相互作用。
5. 系统生物学（Systems Biology）：系统生物学是研究生物系统整体的科学，它包括生物体内不同层次的组成部分和它们之间的相互关系。
系统生物学运用数学模型和计算机模拟等方法，探索生物系统的结构和功能，从而洞察生物体内复杂的生物学过程。
这一交叉学科为我们揭示了生物的整体性和动态性，深化了我们对生命的理解。
生物整合学中的系统生物学
生物整合学中的系统生物学生物整合学是一个非常复杂的学科，它要涉及到从生物分子到整个生物系统的各个层级，这其中包括了许多不同的学科。
如果要说其中一个比较重要的方向，那就是系统生物学。
这篇文章就来谈一谈生物整合学中的系统生物学。
系统生物学是什么？系统生物学是研究生物系统的一个科学领域。
这其中涉及到从单细胞到整个生物群体的各个层级。
与传统的生物学研究相比，系统生物学更加注重对生物系统的整体性认识。
它需要结合数学、物理学等多个学科的知识，用系统分析来探寻生物系统的内在规律。
系统生物学的诞生历史系统生物学起源于20世纪80年代。
当时，生物学家开始追求对生物体增加一个新的层级理解。
他们发现，分子生物学和细胞生物学等子领域已经很好地揭示了生物系统的基本原理，但是对于整个生物系统如何运转的问题还是十分模糊。
因此，生物学家们开始尝试借鉴其他学科的理论，并试图运用新的方法来探究生物系统。
随着计算机技术和生物技术的快速发展，系统生物学迅速成为一个重要的研究方向。
在当今社会，对于系统生物学的研究和探索还在不断深入，很多相关的技术和方法不断涌现，为人们掌握生物系统的运转机制提供了更好的手段。
系统生物学的重要性为什么生物学家要研究系统生物学呢？这是因为系统生物学的研究可以更好地揭示生物系统的特征和规律。
例如，生物学家可以运用不同的系统层级来研究生物体的组成和结构特征，可以探究生物体内部各个成分之间的互动关系。
更重要的是，系统生物学还能够帮助生物学家重构生物系统，甚至创造出新的生物系统。
系统生物学的应用系统生物学已经在许多重大问题的解决中发挥了关键作用。
例如，在药物研发方面，研究人员可以运用系统生物学的知识和方法，开发出更为精准的靶向药物。
在医学研究方面，系统生物学不仅可以帮助研究人员更好地了解疾病的发生机理，还可以用于发展更有效的诊断技术和治疗方案。
同时，系统生物学还可以用于生物技术的开发。
例如，生物学家可以利用系统生物学的原理和方法来设计更为有效的生物反应器，制造出更为多样化的生物产物。
Systemsbiology系统生物学
Systemsbiology系统生物学系统生物学是一门综合性的学科，旨在通过整合生物学、计算机科学、数学和工程学等多个学科的知识与技术，揭示生物系统的整体结构、功能和相互关系。
它借助大数据分析和计算模型，探索生物系统的复杂性，并为生物医学研究、药物开发和生态环境保护等领域提供理论和实践的指导。
在系统生物学领域中，研究人员通过构建、模拟和分析生物网络，了解细胞、组织和生物体等多个层面的生物系统如何协同工作。
通过系统生物学的方法，科学家们可以研究基因调控网络、代谢网络、细胞信号传导等生物过程，进一步深入理解生物系统的运作原理。
基因调控网络是系统生物学研究的重要方向之一。
人类基因组中存在着数万个基因，这些基因通过复杂的转录调控网络相互作用。
系统生物学的研究方法可以帮助我们探索这些基因之间的相互作用关系、调控机制以及其在生物体内组织发育和疾病发生中的作用。
例如，在癌症研究中，系统生物学的方法可以帮助人们理解癌细胞的基因调控网络如何失衡，从而为癌症诊断和治疗提供新的方法和策略。
代谢网络是另一个重要的研究方向。
生物体内的代谢反应构成了复杂的代谢网络，其中涉及数千种化学反应和数百种代谢产物。
通过分析代谢网络，我们可以揭示生物体内物质转化的规律和调控机制，为药物发现、代谢工程和能源生产等领域提供指导。
例如，系统生物学的方法可以帮助科学家理解各种代谢疾病的发病机制，并发现新的药物靶点和治疗方法。
细胞信号传导是生物体内不同细胞之间相互沟通的重要方式，也是系统生物学研究的重点领域。
细胞通过多种信号分子的作用，调控基因的表达和细胞行为。
通过分析细胞信号传导网络，我们可以揭示信号通路的复杂机制、跨细胞的信号传递以及信号失衡引发的疾病机制。
例如，一些研究表明，某些癌症与细胞内信号传导通路的异常活化有关，系统生物学的方法可以帮助研究人员理解这些异常信号传导的机制，并为肿瘤治疗提供新的策略。
在系统生物学的研究中，计算模型和大数据分析是不可或缺的工具。
系统生物学_走向整体论的生物学
二十世纪是分子生物学的世纪，在分子生物学研究范式的指引下，生命科学取得了巨大的进展。
然而，自上世纪末以来，生命科学领域开始经历一场深刻的革命。
基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学相继兴起，在此基础上，系统生物学应运而生。
一些生物学家认为，“系统生物学将是２１世纪医学和生物学的核心驱动力”，［１］“生物学也将由分子生物学时代进入系统生物学时代。
”［２］与分子生物学相比，系统生物学的研究信念、思维方式、中心问题和研究模式都具有全新的特点，从还原论走向整体论是这次范式革命的重要内容。
整体论的研究理念与方式开始渗透到生命科学研究的各个领域，并对整个生命科学的发展起着重要的推动作用。
也正因如此，一些人认为整体论即将取代还原论，还原论也将退出生物学的舞台。
然而，整体论与还原论之间并不是一种完全相斥的关系，对这个问题我们需要采取一种辩证的态度加以对待。
１．系统生物学的兴起１９５３年沃森和克里克建立了ＤＮＡ双螺旋结构模型，生命科学研究开始进入分子生物学时代。
分子生物学采取的是还原论的方法，它的基本模式是：首先将一个复杂的事物依据某种原则分成多个小的组成部分，然后进一步将这些组成部分分成更小的子组成部分，直到能对这些更小的组成部分进行严格而又透彻的分析，然后在对这些组成部分认识的基础上来了解整个系统。
在具体的研究中，就是将生命现象分解为一条条的代谢途径，一个个的生理周期，然后对它们进行单个的分析，落实到一个或几个基因，最后从具体的基因出发解释生命现象。
分子生物学上的还原论者认为了解生命之谜的钥匙就在于基因，几乎生命的每一种现象，比如遗传、发育、进化等，都可以从基因水平上得到解释。
分子生物学自其产生以来，就渗透到生命科学的各个领域，对生命科学的发展起了巨大的推动作用。
大量生物和人类的基因密码被破译，许多基因产物的功能得到揭示。
然而，随着研究的步步深入，基因到蛋白质再到表型路线的日益清晰，决定与还原的脉络及其限度的逐渐明朗化，人们却越来越发现从基因确定表型的路线是走不通的。
系统生物学的概念与研究方法
系统生物学的概念与研究方法近年来，系统生物学已经成为生物学领域的热门话题。
系统生物学是指利用系统论的方法，将所有可以被量化的东西进行系统建模和模拟，从而探究生物系统内涵和模型的研究领域。
如果说传统的生物学研究着生物体的各个部分，那么系统生物学则是将生物体看做一个整体，从整体上探究生物体的构造和功能。
本文将详细介绍系统生物学的概念与研究方法。
一、系统生物学的理论基础系统生物学的理论基础主要是系统论和信息论。
系统论认为生物体是一个系统，而且这个系统是具有整体性的。
系统论的基本理念是：对于一个系统来说，整个系统的性质和特征不仅仅是由系统内部各个部分的性质所决定的，而且也受到系统与外部环境交互的影响。
因此，一个系统的研究就必须考虑系统内部的互动关系和系统与环境的互动关系。
信息论则与系统论关系密切。
信息论是研究信息的产生、传输和处理的数学理论。
信息论告诉我们，生物体是一个信息处理的系统，信号可以在细胞内部和细胞之间传递和处理。
在系统生物学的研究中，我们也会运用到信息论的相关概念和方法。
二、系统生物学的研究方法系统生物学是多学科交叉的领域，不仅需要生物学的专业知识，还需要数学、物理学和计算机科学等学科的知识。
多学科的特点也决定了系统生物学的研究方法是多样化的。
下面我们将针对系统生物学研究的主要方向和实践方法进行分析。
1. 基因表达分析基因表达分析是系统生物学研究的重要方向，主要是研究基因的调控和表达模式。
基因表达分析中，我们常常使用微阵列技术、RNA测序技术和蛋白质组分析技术。
这些技术可以快速、高通量地获取大量基因表达数据，并利用数据挖掘、信号通路分析和基因网络分析等方法来发现规律和机理。
2. 生物信号传递研究生物信号传递是生命的重要特征。
生物体内的许多重要生命活动和调控机制都涉及信号传递。
在以前的研究中，我们主要通过生化观测等方法研究生物信号传递。
但是，随着系统生物学技术的发展，我们可以运用高通量的生物信息学方法研究生物信号传递，并利用数学模型和仿真技术探究其机制。
生命科学中的系统生物学
生命科学中的系统生物学生命是最神秘的存在之一，其复杂性和多样性被人们所赞叹和追求。
生命科学的目的之一就是要深入探究生命的本质，了解在千变万化中隐藏的规律和机制。
而随着科技的不断进步，生命科学的研究也不断取得新的突破。
其中，系统生物学便是近年来备受关注的一门生命科学研究领域。
那么，什么是系统生物学？它与其他生命科学有何不同？本文将有针对性地阐述这些问题。
一、系统生物学的定义和起源生命系统是一组相互作用、能够自组织和自适应的分子、细胞和生物体。
系统生物学是一种以整个生命系统的视角来研究生物网络的分子、细胞和生物体等多层次结构的学科。
它的本质是预测和优化系统行为，以提高疾病诊断和治疗等方面的能力。
系统生物学的起源可以追溯到上世纪80年代，当时研究者们已经开始尝试将大规模的生命科学数据转化成数据网络，并利用计算机技术来建立数学模型，从而揭示生命系统的运作规律。
但是，当时技术水平的限制导致研究的结果有所限制。
直到近年来，随着计算机和人工智能的迅速发展，系统生物学研究得到了空前的发展和推广。
现在，基于系统生物学的研究已经成为生命科学领域的一个热点，而且在产业界也有了广泛的应用。
二、系统生物学的研究对象和方法由于生命系统是一个由分子、细胞、组织、器官等诸多层次组成的复杂网络，因此，需要借助各种技术手段来研究其内在的规律和机制。
系统生物学所涉及的研究对象包括基因、蛋白质、代谢产物等分子层次，以及细胞、组织、器官等细胞层次和器官层次等多层次结构。
在研究方法上，系统生物学包含多个层次、多种手段和方法。
其中，最常用和最具代表性的方法之一就是网络建模。
这种方法是基于探究生物网络中分子之间相互作用的方案，从而更好地揭示其内在的规律和机制。
此外，神经网络、贝叶斯网络、Bayes网络等也是系统生物学研究的重要工具。
它们使用统计、信息学、计算机科学等多种方法来实现研究。
三、系统生物学的研究内容和应用基于神经网络、信号传递、蛋白质调控等令人类着迷的问题，系统生物学探究了生命系统的多个方面。
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二十世纪是分子生物学的世纪，在分子生物学研究范式的指引下，生命科学取得了巨大的进展。
然而，自上世纪末以来，生命科学领域开始经历一场深刻的革命。
基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学相继兴起，在此基础上，系统生物学应运而生。
一些生物学家认为，“系统生物学将是２１世纪医学和生物学的核心驱动力”，［１］“生物学也将由分子生物学时代进入系统生物学时代。
”［２］与分子生物学相比，系统生物学的研究信念、思维方式、中心问题和研究模式都具有全新的特点，从还原论走向整体论是这次范式革命的重要内容。
整体论的研究理念与方式开始渗透到生命科学研究的各个领域，并对整个生命科学的发展起着重要的推动作用。
也正因如此，一些人认为整体论即将取代还原论，还原论也将退出生物学的舞台。
然而，整体论与还原论之间并不是一种完全相斥的关系，对这个问题我们需要采取一种辩证的态度加以对待。
１．系统生物学的兴起１９５３年沃森和克里克建立了ＤＮＡ双螺旋结构模型，生命科学研究开始进入分子生物学时代。
分子生物学采取的是还原论的方法，它的基本模式是：首先将一个复杂的事物依据某种原则分成多个小的组成部分，然后进一步将这些组成部分分成更小的子组成部分，直到能对这些更小的组成部分进行严格而又透彻的分析，然后在对这些组成部分认识的基础上来了解整个系统。
在具体的研究中，就是将生命现象分解为一条条的代谢途径，一个个的生理周期，然后对它们进行单个的分析，落实到一个或几个基因，最后从具体的基因出发解释生命现象。
分子生物学上的还原论者认为了解生命之谜的钥匙就在于基因，几乎生命的每一种现象，比如遗传、发育、进化等，都可以从基因水平上得到解释。
分子生物学自其产生以来，就渗透到生命科学的各个领域，对生命科学的发展起了巨大的推动作用。
大量生物和人类的基因密码被破译，许多基因产物的功能得到揭示。
然而，随着研究的步步深入，基因到蛋白质再到表型路线的日益清晰，决定与还原的脉络及其限度的逐渐明朗化，人们却越来越发现从基因确定表型的路线是走不通的。
从基因到生物表型是一个非常复杂的开放历程。
它要经历一系列的调控，即不同基因之间、不同蛋白质之间、基因和蛋白质之间的相互作用。
在由ＤＮＡ转录为ＲＮＡ之前，有可能发生基因的突变、移系统生物学：走向整体论的生物学刘海龙（南京林业大学人文社科学院南京２１００３７）摘要：从分子生物学到系统生物学实现了由还原论向整体论的转变。
整体论的研究理念与方式开始渗透到生命科学研究的各个领域，并对整个生命科学的发展起着重要的推动作用。
但整体论不可能是一种纯粹的整体论，而应该是兼容还原论的整体论。
关键词：分子生物学；系统生物学；整体论；还原论；超越中图分类号：Ｎ９４１．９４文献标识码：Ａ文章编号：１００５－６４０８（２００９）０１－００４６－０４基金项目：江苏省高校哲学社会科学基金项目：构建面向节约型社会的消费伦理研究（０６ＳＪＢ７２００１３）收稿日期：２００８－０７－３０作者简介：刘海龙（１９７３—），男，河北涞源人，哲学博士，南京林业大学人文社科学院教师，研究方向：科技哲学、文化哲学。
电子邮箱：ｌｉｕｈａｉｌｏｎｇｂｏｓｈｉ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ第１７卷第１期２００９年１月系统科学学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＹＳＴＥＭＳＳＣＩＥＮＣＥＶｏ１．１７Ｎｏ．１Ｊａｎ．，２００９４６－－位、扩增和甲基化。
在转录过程中，不同的顺式作用元件和反式作用因子相互作用调节基因转录的活性。
在转录后，作为信息载体的信使ＲＮＡ也受到很多因素的调控，如在５＇末端加帽，在３＇末端加尾。
ＲＮＡ翻译为蛋白质的过程也受到多种蛋白质因子的调控。
翻译完成后也还有一系列的加工过程，比如某些氨基酸的羟基化、磷酸化、乙酰化、糖基化等。
而以上这些事件的发生直接影响基因的表达与否以及以什么样的形式表达。
另外，人们还在实践中发现了基因与表型非线性关系的实例，同一个基因可以导致不同的表型。
比如，ＧＪＢ６基因编码一种细胞膜蛋白质，而这一种蛋白质可以导致两种病理上截然不同的疾病：有时候会导致一种遗传性皮肤病，表现为指甲畸形、皮肤、手足严重病变等，而有时也会导致一种遗传性听力障碍疾病。
显然，基因表达的调控是一个非常复杂的开放过程，多种因素的相互作用是它最明显的特征，而还原论的思维方式是无法容纳所有的这些相互作用的。
分子生物学使认识复杂的生命网络成为可能，而对这些复杂过程有了一定认识后却发现分子生物学的还原论方法面对如此复杂的问题有很大的局限性。
这种以单个基因、单个代谢途径或单个生命现象为对象进行的研究不可能为我们提供足够的资料以达成对生命整体的认识。
同时，由于视野的限制，这种还原论的研究还可能被一些假象所迷惑，使人形成一些错误的认识。
正是因为这种原因，分子生物学自其诞生的那一刻起就被包围在一片“反常”的海洋中。
一些研究者得出的结论大相径庭，同一研究者前后的结论也经常产生一些矛盾。
随着研究的深入，人们日益发现许多生命现象仅仅依靠分析、分解很难得到合理的解释，这种一个基因、一条代谢途径、一个生理现象的研究形式远远不能说明纷繁复杂的生命现象。
正如生物学家贝塔朗菲所说：“当我对生命中各个分子都了解清楚时，我对生物的整体图像反而模糊了。
”［３］生物学的发展需要新的范式加以推动，系统生物学呼之欲出。
从系统理论和系统水平研究生命现象并不是一个新概念。
维纳很早就提出从系统科学的角度了解生命现象，他的研究导致了生物控制论的诞生。
奥地利科学家贝塔兰菲以生物学家的身份去思考、研究并提出一般系统论，其一般系统论并不仅仅用于生命科学，同样也适用于物理学、心理学、经济学和社会科学等各门学科。
但由于对生命过程中分子机制的有限了解，这些努力在微观生物学领域并没有取得太大的进展。
应当说，从单个的代谢途径或生命现象出发寻找基因和表型之间关系的线索，是生命科学发展的一个必经阶段。
只有在对大量单个对象研究的基础之上，我们才可能研究它们之间的联系，并从中得出生命现象的本质和规律。
分析方法取得飞速进展是整体性研究得以展开的前提，系统生物学的出现是建立在分子生物学对大量基因和蛋白质了解的基础之上的。
随着“后基因组”时代的来临，海量的生物数据不断产生，以及生物芯片、质谱仪等高通量技术的日渐成熟，使在收集、整合、数据挖掘的基础上全方位地研究生命活动的规律成为可能。
以生物信息学和计算生物学引导的、以整体和相互关系为研究对象的系统生物学为此应运而生，成为当今生物学研究领域中的新热点。
２００１年国际上１６个基因组测序中心主任在杭州开会时，人类基因组计划主席柯林斯在被问及对未来基因组研究的发展趋势的看法时说，下一步将进入系统生物学研究阶段。
２．系统生物学的整体论转向系统生物学是采用系统科学的方法，将生物不是作为孤立的很多部分而是作为整体系统来定量研究。
它借助多学科交叉的新技术方法，研究功能生命系统中所有组成成分的系统行为、相互联系以及动力学特性，进而揭示生命系统控制与设计的基本规律。
系统生物学将不仅使我们全息地了解复杂生命系统中所有成分以及它们之间的动态关系，还可以预测如果这个系统一旦受到了刺激和外界的干扰，系统未来的行为是什么。
系统生物学的研究内容主要从以下不同的层面展开：１、理解系统的结构。
如基因调控及生化网络，以及实体构造；２、理解系统的行为。
定性、定量地分析系统动力学，并具备创建理论或模型的能力，可用来进行预测；３、理解如何控制系统。
研究系统控制细胞状态的机制；４、理解如何设计系统。
根据明确了的理论，设计、改进和重建生物系统。
［４］以系统和整体为研究目标的系统生物学表现出如下的特点：１、从整体水平开展研究。
系统生物学将生物系统的所有元素（如基因、ｍＲＮＡ、蛋白质、蛋白质相互作用等）一起研究，研究这些元素之间在响应生物或者基因结构扰动时的关系。
这样就可以将不同层次上的信息整合在一起，最终可以在任何给定的４７－－条件下描述生物系统的行为。
将来我们可以通过生物修饰或者药物设计出具有全新性质的生物系统。
２、注重对信息方法的利用。
系统生物学利用面向信号和系统的方法研究细胞内、细胞与细胞之间的动态过程。
３、采用建模分析的方法。
系统生物学中的“系统”一词指“系统科学”、“系统和控制理论”，在实际应用过程中的意义通常是数学建模和模拟。
从总体上来看，系统生物学的思维方式从还原论转向整体论。
整体论的基本观点是：整体的各组成部分具有紧密的内在联系，整体不等于部分之和，任何分割都会损害这些联系；我们不能根据对部分的研究获得对整体的完全解释，因为任何分割都会损害到整体，分割后的整体已不再是原来的整体；对整体的研究应从整体水平着眼，以整体为对象，使用一套整体性的研究方法。
系统生物学认为，单靠生物的分子结构无法解释生物的所有属性和行为，因为在一个整体内，各种组分间的相互作用会涌现出组分本身所不具有的新的属性和功能，出现了整体本身所独有的运动规律。
一个整体虽然是由各个组成部分构成的，但各个组成部分只有在作为整体的一部分时才有意义。
即使把各个组成成分高纯度地分离出来，在可控条件下运用高精度的理化仪器和技术弄清其属性和功能，也无法阐明由这些成分构成的整体的属性和功能。
所以，对生命现象的研究必须从系统整体的水平展开。
以整体论为指导的生物学与以还原论为指导的生物学具有本质的不同和明显的优势。
在还原论指导下的生物研究是从单个基因或蛋白质入手，但生命活动是整个生物大分子系统协同作用的结果，孤立、零散的单个分子是无从发挥作用的。
而整体论研究就是要把孤立的在基因水平和蛋白质水平的各种相互作用、各种代谢途径及调控途径等融合起来，用以说明生物整体。
在还原论指导下，生物体被假定为一个可以分割为许多独立子系统的复杂系统，认为只要将子系统研究清楚，就能了解复杂系统的行为。
如果子系统仍然很复杂，就用同样的策略在子系统中再继续分割，一一击破。
可是在使用层次分解方法的研究过程中，我们也发现子系统并非完全独立，而是具有交叉性。
整体论充分考虑研究对象的系统具有交叉性，系统地收集这些交叉信息，能更加客观地研究生物对象的本身。
关于系统生物学如何看待还原论和整体论的问题，世界顶级杂志《科学》编辑部通过一个非常巧妙的命题予以回答：面对一只死猫和一只活猫有什么区别？系统生物学的回答是，死猫是其各种组成成分的一个集合体，活猫则是由整合了这些组成成分的一个系统所涌现出的行为。
这个回答也表现出了整体论的系统生物学与还原论的分子生物学的本质区别。
３．什么样的整体论从分子生物学到系统生物学，可以说是实现了整体论对还原论的超越。
现在的问题是怎样理解这种超越？超越是不是对原有内容的彻底否定，采用全新的东西。
说整体论超越还原论，是不是就可以认为还原论一无是处而必须与其彻底决裂，完全采用整体论的方法。
很显然，答案是否定的。