目錄
前言
第1章 系統(tǒng)生物學概況 1
1.1 從分子生物學到系統(tǒng)生物學 1
1.1.1 分子生物學的誕生及發(fā)展 1
1.1.2 “基因決定論”和“還原論”的局限性 2
1.1.3 轉向整體論新潮流 4
1.1.4 系統(tǒng)生物學的產生和發(fā)展 5
1.2 系統(tǒng)生物學的定義和研究內容 7
1.2.1 系統(tǒng)生物學的定義 7
1.2.2 系統(tǒng)生物學的研究內容 8
1.3 系統(tǒng)生物學的研究 9
1.3.1 系統(tǒng)生物學的基本工作流程 9
1.3.2 系統(tǒng)生物學的研究方法 10
1.4 系統(tǒng)生物學的應用前景 12
主要參考文獻 13
第2章 基因組學 15
2.1 基因組學的提出及其任務 15
2.2 人類基因組計劃 16
2.2.1 人類基因組計劃的研究目標及技術路線 16
2.2.2 人類基因組計劃的作圖 17
2.2.3 人類基因組計劃的測序 18
2.2.4 人類基因組計劃的信息處理 21
2.2.5 人類基因組研究計劃進展 24
2.3 基因組學及其分支學科 25
2.3.1 功能基因組學 25
2.3.2 比較基因組學 26
2.3.3 藥物基因組學 28
主要參考文獻 29
第3章 轉錄組學 31
3.1 轉錄組及轉錄組學 31
3.1.1 轉錄組及轉錄組學的定義 31
3.1.2 轉錄組學的研究內容 32
3.2 轉錄組學的研究方法 32
3.2.1 高通量mRNA表達分析技術 32
3.2.2 基因表達系列分析技術 33
3.2.3 轉錄物編目的研究方法 35
3.2.4 繪制動態(tài)轉錄物圖的研究方法 36
3.2.5 轉錄物調節(jié)網絡 37
3.3 對轉錄物研究的新突破 37
3.3.1 轉錄物的多樣性 37
3.3.2 非編碼RNA的類型和功能 38
主要參考文獻 41
第4章 蛋白質組學 43
4.1 蛋白質組學的產生 43
4.2 蛋白質組及蛋白質組學的概念 43
4.3 雙向凝膠電泳 44
4.3.1 雙向凝膠電泳(2GDE)原理 45
4.3.2 圖像分析與數(shù)據(jù)庫構建 46
4.4 生物質譜技術 47
4.4.1 種類及其原理 47
4.4.2 肽質量指紋譜鑒定技術(PMF) 48
4.4.3 肽序列標簽串聯(lián)質譜技術(PST) 48
4.4.4 翻譯后修飾蛋白質的鑒定 49
4.5 蛋白質組數(shù)據(jù)庫 50
4.6 蛋白質芯片技術 50
4.6.1 蛋白質芯片的制備 50
4.6.2 靶蛋白與捕捉分子結合情況檢測 51
4.7 分析蛋白質G蛋白質相互作用的酵母雙雜交系統(tǒng) 53
4.7.1 酵母雙雜交系統(tǒng)的基本原理 53
4.7.2 酵母雙雜交系統(tǒng)的改進 53
4.8 蛋白質組研究進展 55
4.8.1 病毒蛋白質組研究 55
4.8.2 細菌蛋白質組研究 55
4.8.3 釀酒酵母蛋白質組研究 55
4.8.4 多細胞生物蛋白質組研究 58
主要參考文獻 59
第5章 糖組學 61
5.1 糖組與糖組學的研究內容 61
5.2 糖組學在生命科學中的意義 61
5.2.1 蛋白質組學必須面對糖蛋白 61
5.2.2 糖蛋白的定義 61
5.2.3 聚糖和糖蛋白的生物學作用 62
5.3 糖組學的研究方法 64
5.3.1 對2GDE分離糖蛋白結合質譜技術的改進 64
5.3.2 聚糖分子的微陣列技術 65
5.3.3 用敲除基因及轉基因技術研究聚糖分子引起的表型變化 66
5.4 糖組學的國際合作和數(shù)據(jù)庫 67
主要參考文獻 69
第6章 代謝物組學 71
6.1 代謝物組學的定義和研究任務 71
6.1.1 代謝物組學的定義 71
6.1.2 代謝物組學的研究任務 71
6.2 研究代謝物組學的意義 72
6.2.1 代謝物組學是基因組學和蛋白質組學的補足 72
6.2.2 代謝物組學在醫(yī)藥界的應用 72
6.3 代謝物組學的研究方法 73
6.3.1 代謝物組的研究技術及其原理 73
6.3.2 用于代謝物組研究技術的比較 80
6.3.3 代謝物組分析的技術路線 81
6.4 代謝網絡的研究 82
6.4.1 代謝網絡的結構特征 82
6.4.2 用“整合”與“干擾”研究代謝網絡 84
主要參考文獻 88
第7章 相互作用組學 90
7.1 相互作用組學的研究方法 90
7.1.1 大規(guī)模蛋白質G蛋白質相互作用研究技術 90
7.1.2 大規(guī)模遺傳學相互作用研究技術 93
7.2 蛋白質相互作用網絡 94
7.2.1 丙型肝炎病毒(HCV)的蛋白質相互作用 94
7.2.2 病原菌幽門螺桿菌的蛋白質相互作用 96
7.2.3 酵母的蛋白質G蛋白質相互作用網絡 96
7.2.4 果蠅的蛋白質G蛋白質相互作用網絡 99
7.2.5 線蟲的蛋白質G蛋白質相互作用網絡 100
7.2.6 人類的蛋白質G蛋白質相互作用網絡 101
主要參考文獻 102
第8章 表型組學 104
8.1 什么是表型組學 104
8.1.1 基因型與環(huán)境的相關及互作 104
8.1.2 表型和表型組學 105
8.2 從基因組到表型組系統(tǒng)研究的方法 105
8.2.1 從大腸桿菌和酵母代謝缺失菌株預測生長表型 105
8.2.2 建立一種人類表型組——基因組的網絡聯(lián)系 107
8.2.3 微陣列技術在人類表型組？基因組和環(huán)境組系統(tǒng)研究中的應用 108
8.3 從基因組到表型組研究有關的數(shù)據(jù)庫 110
主要參考文獻 111
第9章 數(shù)學建模和仿真的基礎知識 113
9.1 系統(tǒng)模型 113
9.1.1 什么是系統(tǒng) 113
9.1.2 什么是模型 115
9.1.3 生物系統(tǒng)中生化反應網絡的數(shù)學描述 116
9.1.4 生物系統(tǒng)中的質量作用動力學模型 118
9.1.5 生物系統(tǒng)中有關細胞信號轉導的建模 119
9.2 系統(tǒng)仿真 122
9.2.1 什么是系統(tǒng)仿真 122
9.2.2 系統(tǒng)仿真軟件和相關數(shù)據(jù)庫 123
9.2.3 系統(tǒng)生物學采用仿真技術的實用成果 124
9.3 實例:微生物細胞的建模與仿真 125
9.3.1 微生物數(shù)學模型的種類 126
9.3.2 微生物細胞的建模 127
9.3.3 用于微生物細胞模型的仿真平臺 129
主要參考文獻 131
第10章 序列比對和數(shù)據(jù)庫搜索 134
10.1 數(shù)據(jù)庫中序列表示的格式 134
10.1.1 FASTA (或Pearson)格式舉例 134
10.1.2 GenBankflatfile格式舉例 135
10.2 序列比對 138
10.3 網絡比對 140
10.3.1 成對網絡比對研究 140
10.3.2 網絡對位排列的算法 141
10.4 數(shù)據(jù)庫中序列相似性檢索 141
10.4.1 FASTA程序 141
10.4.2 BLAST程序 142
10.5 用隱馬爾可夫模型預測新基因 143
10.5.1 隱馬爾可夫模型 143
10.5.2 用隱馬爾可夫模型預測新基因的舉例 144
10.6 用人工神經網絡預測蛋白質二級結構 145
10.6.1 簡單神經網絡模型 146
10.6.2 多層神經網絡模型 146
主要參考文獻 147
第11章 分子進化模型與系統(tǒng)樹的構建 149
11.1 蛋白質編碼序列進化 149
11.1.1 血紅蛋白α鏈的進化距離和氨基酸替代率的估計 149
11.1.2 氨基酸的替代矩陣 151
11.2 DNA序列的進化 152
11.2.1 核苷酸替代數(shù)的估計 152
11.2.2 Kimura模型 153
11.3 系統(tǒng)樹的構建 154
11.3.1 距離法 154
11.3.2 最大簡約法 156
11.3.3 最大似然法 157
11.3.4 分子系統(tǒng)樹的檢驗 157
11.3.5 對分子系統(tǒng)樹的爭議 158
11.4 分子系統(tǒng)發(fā)育軟件 159
主要參考文獻 159