ስርዓቶች ባዮሎጂ. የሳይንስ ሥርዓቶች ባዮሎጂ ሲስተምስ ባዮሎጂ

• ሲስተምስ ባዮሎጂ በባዮሎጂ መገናኛ እና ውስብስብ ስርዓቶች ንድፈ ሃሳብ መገናኛ ላይ የተመሰረተ ሁለንተናዊ ሳይንሳዊ መስክ ነው, በአኗኗር ስርዓቶች ውስጥ ውስብስብ ግንኙነቶችን በማጥናት ላይ ያተኮረ ነው. ቃሉ ለመጀመሪያ ጊዜ ጥቅም ላይ የዋለው በ 1993 በደብሊው ዚግልገንስበርገር እና በቲአር. ቶሌ። ከ 2000 በኋላ "የስርዓት ባዮሎጂ" የሚለው ቃል ተስፋፍቷል.

  በ21ኛው ክፍለ ዘመን በባዮሎጂ የውጤት አተረጓጎም ላይ አዲስ አቀራረብን ይፈጥራል ላለፉት መቶ ዘመናት ባዮሎጂ ከሚባለው የ ቅነሳ ባህል ይልቅ፣ እና እንዲህ ያለው አዲስ አቀራረብ በእንግሊዝኛ holism እና integrationism በሚለው ቃላቶች የተሰየመ ነው። ውህደት)። በስርዓተ-ፆታ ባዮሎጂ ውስጥ ዋናው ትኩረት የሚሰጣቸው ድንገተኛ ባህሪያት ተብለው ለሚጠሩት ማለትም የባዮሎጂካል ስርዓቶች ባህሪያት ከክፍሎቹ ባህሪያት አንጻር ብቻ ሊገለጹ የማይችሉ ናቸው.

  በሥርዓት ደረጃ ባዮሎጂን መረዳቱ የአንድን ሴል ወይም የኦርጋኒክ ግለሰባዊ ክፍሎች ግምት ውስጥ ከማስገባት ይልቅ የአንድን ሴል እና የአጠቃላይ አካልን አወቃቀር፣ ተለዋዋጭነት እና ተግባር በትክክል ለመረዳት ያስችላል።

  የስርዓተ-ህይወት ባዮሎጂ ከሂሳብ ባዮሎጂ ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው።

ተዛማጅ ጽንሰ-ሐሳቦች

የቲዎሬቲካል ፊዚክስ የፊዚክስ ዘርፍ ሲሆን ተፈጥሮን የመረዳት ዋናው መንገድ የንድፈ ሃሳባዊ (በዋነኛነት የሂሳብ) የክስተቶች ሞዴሎችን መፍጠር እና ከእውነታው ጋር ማወዳደር ነው። በዚህ አጻጻፍ ውስጥ, የቲዎሬቲካል ፊዚክስ ራሱን የቻለ ተፈጥሮን የማጥናት ዘዴ ነው, ምንም እንኳን ይዘቱ, በተፈጥሮ, የተፈጠሩት ሙከራዎች እና የተፈጥሮ ምልከታ ውጤቶችን ግምት ውስጥ በማስገባት ነው.

NeuroNet (እንግሊዝኛ: NeuroNet, NeuroWeb, Brainet) ወይም Web 4.0 በአለም አቀፍ ድር ልማት ውስጥ ከታቀዱት ደረጃዎች አንዱ ነው, ይህም የተሳታፊዎች (ሰዎች, እንስሳት, የማሰብ ችሎታ ያላቸው ወኪሎች) መስተጋብር በመሠረታዊ መርሆች ላይ ይከናወናል. ኒውሮኮሚኒኬሽን. እንደ ትንበያዎች፣ በ2030-2040 በግምት ዌብ 3.0ን መተካት አለበት። በሩሲያ ብሄራዊ የቴክኖሎጂ ተነሳሽነት ማዕቀፍ ውስጥ ለልማት ከተመረጡት ቁልፍ ገበያዎች አንዱ.

ሶኮሊክ አናቶሊ ኢኦሲፍቪች ፣
የመምሪያው ተባባሪ ፕሮፌሰር የሕዋስ ባዮሎጂ እና ባዮኢንጂነሪንግ
ተክሎች
1

መግቢያ
የ "ሥርዓቶች ባዮሎጂ" ጽንሰ-ሐሳብ, የተለያዩ
ትርጓሜዎች እና ይዘቶች, ሌሎች መካከል ቦታ
ለባዮሎጂ ሂሳብ ማመልከቻዎች ፣
የመረጃ ቴክኖሎጂ እና ኮምፒተር
ቴክኖሎጂ.
ባዮኢንፎርማቲክስ፣ የኮምፒውተር ጂኖሚክስ፣
የሂሳብ ባዮሎጂ, የሂሳብ ባዮሎጂ.
ስርዓቶች ባዮሎጂ. ታሪክ።
የስርዓቶች ሞዴሊንግ የስርዓቶች ዋና አቀራረብ ነው።
ባዮሎጂ. ትልቅ ጋር ውስብስብ ሥርዓቶች ትንተና
የውሂብ ድርድር. የሥርዓተ-ባዮሎጂ መሠረት-
ሒሳብ.
2

ስርዓቶች ባዮሎጂ - ብቅ ማለት
ኢንተርዲሲፕሊናዊ የባዮሎጂ መስክ
የተለያዩ ውስብስብ ባዮሎጂያዊ ሥርዓቶችን ይመረምራል
በባለብዙ አካላት ተፈጥሮ ላይ የተመሰረተ ደረጃ, መገኘት
ወደ ፊት እና ወደ ኋላ ግንኙነቶች, ልዩነት
የሙከራ ውሂብ ባህሪ
ስርዓቶች.
የምርምር ርዕሰ ጉዳይ - ባዮሎጂካል ሥርዓቶች ከ
ንዑስ ሴሉላር እና ሴሉላር ደረጃዎች - ለምሳሌ.
የጂን ቁጥጥር ሥርዓት, ተፈጭቶ, ሴሉላር
ተለዋዋጭ, በሴል ህዝብ ውስጥ ያሉ ግንኙነቶች - እስከ
የአካል ክፍሎች እና አጠቃላይ ሥነ-ምህዳሮች የህዝብ ብዛት።
የሥርዓቶች ባዮሎጂ ዘዴ-መሠረት-
ሒሳብ
3

ጄ. መሬይ (ጄምስ መሬይ) - የሂሳብ ሊቅ፡-
"ተጨማሪ ለማረጋገጥ
የሳይንስዎ ብልጽግና ፣
የሂሳብ ሊቃውንት ማጥናት አለባቸው
ባዮሎጂ. እንዴት እንደሆነ አስብ
ለሂሳብ ጠቃሚ ሆኖ ተገኝቷል
ፊዚክስ እና እንዴት ተጽዕኖ እንዳሳደረበት
በሂሳብ, ግልጽ ይሆናል,
የሂሳብ ሊቃውንት "ካልገቡ"
ባዮሎጂካል ሳይንሶች በቀላሉ ወደ ጎን ይቆያሉ
ቃል የሚገቡ ሳይንሳዊ ግኝቶች
በጣም አስፈላጊ እና
በታሪክ ውስጥ በጣም አስደሳች
ሳይንሶች"
4

በ ውስጥ ዋና የሂሳብ አጠቃቀሞች
ባዮሎጂ
ስታትስቲክስ
ባዮኢንፎርማቲክስ (የባዮሎጂ, የሂሳብ እና
የሞለኪውላር ባዮሎጂ ችግሮችን ለመፍታት የኮምፒተር ሳይንስ ፣
ባዮኬሚስትሪ፣ ጄኔቲክስ፣ የሕዋስ ባዮሎጂ፣ ፋርማኮሎጂ፣
የጤና እንክብካቤ, ወዘተ. ለኮምፒዩተር ተመሳሳይ ቃል
ሞለኪውላር ባዮሎጂ).
ያካትታል፡
· ቅደም ተከተል ባዮኢንፎርማቲክስ.
· መዋቅራዊ ባዮኢንፎርማቲክስ.
· የኮምፒውተር ጂኖሚክስ
· ለማግኘት የታወቁ የትንታኔ ዘዴዎች ትግበራ
አዲስ ባዮሎጂያዊ እውቀት.
· የባዮሎጂካል መረጃን ለመተንተን አዳዲስ ዘዴዎችን ማዘጋጀት
· አዳዲስ የመረጃ ቋቶች ልማት
5

ቅደም ተከተል ባዮኢንፎርማቲክስ
ከሴፕቴምበር 1፣ 2015 ጀምሮ፣ EMBL (የአውሮፓ ሞለኪውላር ባዮሎጂ ቤተ ሙከራ) የውሂብ ጎታ ይዟል።
13,634,705 ሰነዶች ከመግለጫ ጋር 14,579,744,964
በአጠቃላይ የያዙ ኑክሊዮታይድ ቅደም ተከተሎች
የሚዛመደው በጣም ብዙ ቁምፊዎች (ኑክሊዮታይዶች)
በግምት 105 ወፍራም ጥራዞች ያለው ቤተ-መጽሐፍት ከተጣራ ጋር
ቅርጸ-ቁምፊ
የታወቁ ዘረመልን በመጠቀም ትርጉሞች
ኮድ ማግኘት ይቻላል. አሚኖ አሲድ (ፕሮቲን)
ቅደም ተከተሎች.
ዛሬ ከሚታወቁት 5 ሚሊዮን ፕሮቲኖች ውስጥ 95%
ቅደም ተከተሎች እንደዚህ ያሉ መላምታዊ ትርጉሞች ናቸው ፣
እና ስለእነሱ ምንም ተጨማሪ ነገር አይታወቅም
6

መዋቅራዊ ባዮኢንፎርማቲክስ
መዋቅራዊ ባዮኢንፎርማቲክስ ይመለከታል
የሞለኪውሎች የቦታ አወቃቀሮች ትንተና.
ወደ 100,000 የሚጠጉ መዋቅሮች ብቻ ይታወቃሉ
በርካታ ሚሊዮን ቅደም ተከተሎች.
ሞለኪውላር መትከያ (ሞለኪውላዊ መትከያ) -
ለመተንበይ የሚያስችል ሞዴል ዘዴ
ዘላቂነት ለመፍጠር በጣም ጠቃሚ
የአንድ ሞለኪውል ውስብስብ አቀማመጥ እና አቀማመጥ
ከሌላው ጋር በተያያዘ.
7

ለሞለኪውላር መትከያ ፕሮግራሞች
AutoDock (http://autodock.scripps.edu)
FlexX (http://www.biosolveit.de/FlexX/)
መትከያ (http://dock.compbio.ucsf.edu)
Surflex (http://www.biopharmics.com፣ www.tripos.com)
ፍሬድ (http://www.eyesopen.com/products/applications/fred.html)
ወርቅ (http://www.ccdc.cam.ac.uk/products/life_sciences/gold/)
ተክሎች (http://www.tcd.uni-konstanz.de/research/plants.php)
3DPL (http://www.chemnavigator.com/cnc/products/3dpl.asp)
መሪ ፈላጊ (http://www.moltech.ru)
Molegro ምናባዊ ዶከር (http://www.molegro.com)
ICM Pro (http://www.molsoft.com/icm_pro.html)
Ligand fit፣ Libdock እና CDocker (http://accelrys.com/services/training/lifescience/StructureBasedDesignDescription.html)
DockSearch (http://www.ibmc.msk.ru)
eHiTS (http://www.simbiosys.ca/ehits/index.html)
ተንሸራታች (http://www.schrodinger.com/productpage/14/5/)
DockingShop (http://vis.lbl.gov/~scrivelli/Public/silvia_page/DockingShop.html)
HADDOCK (http://www.nmr.chem.uu.nl/haddock/)
8

ባዮኢንፎርማቲክስ የኮምፒውተር ጂኖሚክስ
ዛሬ ፣ ሙሉ በሙሉ ወይም ሙሉ በሙሉ ሊጠናቀቅ ይችላል።
የበርካታ ፍጥረታት ጂኖም ቅደም ተከተሎች, ግን ይህ አይደለም
በራሱ መጨረሻ ፣ ግን እንዴት እንደሆነ ለመመርመር የመጀመሪያ እርምጃ
አንድ የተወሰነ ሕዋስ ተግባራት
ጂኖም ማጥናት አዲስ የሜታቦሊክ መንገዶችን እንድናገኝ ያስችለናል
ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውሉ መንገዶች ወይም ኢንዛይሞች
የባዮቴክኖሎጂ ምርት (ለምሳሌ, ቫይታሚኖች እና
ሌሎች ባዮሎጂያዊ ንቁ ንጥረ ነገሮች)
የኮምፒዩተር ትንተና በተወሰነ ደረጃ ይፈቅዳል.
በመጠቀም በሺዎች የሚቆጠሩ ጂኖችን በትክክል ይግለጹ
በአንድ ሳምንት ውስጥ ትንሽ ቡድን ፣ ግን
የአንድ ብቻ ተግባር የሙከራ ውሳኔ
ጂን እንደ አንድ ላብራቶሪ የተጠናከረ ሥራ ይጠይቃል
ቢያንስ ለብዙ ወራት
9

ባዮኢንፎርማቲክስ
ለማግኘት የታወቁ የትንታኔ ዘዴዎች ትግበራ
አዲስ ባዮሎጂያዊ እውቀት
ብዙ ዘዴዎች እና መሳሪያዎች አሉ ለ
የኮምፒዩተር ባዮሎጂካል መረጃ ትንተና ፣
በኢንተርኔት ላይ በፕሮግራሞች መልክ የቀረበ እና ያለው
ምቹ የተጠቃሚ በይነገጽ.
ለተሳሳተ ጥያቄ, ኮምፒዩተሩ ሁልጊዜ ይሰጣል
የተሳሳተ መልስ. ድንበሮች ግምት ውስጥ መግባት አለባቸው
የአንዳንድ ዘዴዎች ተፈጻሚነት.
የኮምፒዩተር ትንተና የባዮሎጂካል መረጃ ነው።
ሙከራ (በሙከራ ቱቦ ውስጥ ብቻ አልተሰራም) እና ወደ እሱ
ተመሳሳይ መስፈርቶች ተጭነዋል - የመግለጫ ግልፅነት ፣
መቆጣጠሪያዎች
10

ባዮኢንፎርማቲክስ
የአዳዲስ ትንተና ዘዴዎች እድገት
ባዮሎጂካል መረጃ
አዲስ የውሂብ ጎታዎች ልማት
11

የሂሳብ ባዮሎጂ
የሂሳብ ባዮሎጂ የተግባር ነው።
ሒሳብ እና ዘዴዎቹን ይጠቀማል.
የሂሳብ ባዮሎጂ ባዮሎጂያዊ ጥናቶች
ዘመናዊ የሂሳብ ዘዴዎችን በመጠቀም ተግባራት እና ችግሮች, እና
ውጤቶቹ ባዮሎጂያዊ ትርጉም አላቸው
ምሳሌ - የሃርዲ-ዌይንበርግ ህግ (ለአስደሳች
የህዝብ ብዛት)
p2+2pq+q2=1
p እና q የጂን አሌል ድግግሞሾች ባሉበት

የስሌት ባዮሎጂ
በከፊል ከባዮኢንፎርማቲክስ ጋር ይደራረባል
የጄኔቲክ የኮምፒተር ትንተና የሳይንስ መስክ
ጽሑፎች, የአሚኖ አሲድ ቅደም ተከተሎች,
የቦታ አወቃቀር እና የፕሮቲን ተለዋዋጭነት ፣
ይህ ትንታኔ የማክሮ ሞለኪውል ኢላማዎችን መወሰን እና ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ውስብስብ ነገሮችን መፈለግን ያሳያል ።
አዳዲስ መድኃኒቶችን ለመፍጠር ዓላማ;
የስሌት ባዮሎጂ ወደ ውስጥ ተሻሽሏል።
በፍጥነት በማደግ ላይ ያለ የባዮሜዲኬን አካባቢ
13

የስሌት ባዮሎጂ
አዲስ መድሃኒት ስብስብ የመፍጠር ሂደት ሊሆን ይችላል
በሚከተሉት ደረጃዎች ተከፍሏል.
(1) የአዲሱን ተግባር ኢላማ (ለምሳሌ ፕሮቲን) ይፈልጉ
መድሃኒቶች;
(2) ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት ያለው ውህድ ይፈልጉ
አስፈላጊ ፋርማኮሎጂካል እርምጃ;
(3) ይህንን ውህድ በሙከራ ማጥናት;
(4) በክሊኒኩ ውስጥ ሙከራዎችን ማካሄድ.
ተስማሚ እጩን ለመፈለግ ቀድሞውኑ የመጀመሪያ ደረጃ
መድሃኒት በጣም ብዙ ነው
በመቶ ሚሊዮኖች የሚቆጠሩ አማራጮች ከ
ተገቢ ነው።
መሠረቶች
ውሂብ
ዝቅተኛ ሞለኪውል ክብደት
ግንኙነቶች
14

የተሟላ ስሌት ፍላጎቶች ግምቶች
የሁሉንም ዝቅተኛ ሞለኪውላዊ ክብደት አስገዳጅ ኃይልን በማስላት ላይ
በተለያዩ የውሂብ ጎታዎች ውስጥ የተካተቱ ግንኙነቶች
የችግር ደረጃ
ሞዴሊንግ
ሞለኪውላር ሜካኒክስ
ዘዴ
SPECTTOPE
መጠን
መሠረቶች
140000
ጊዜ
ስሌት
1 ሰዓት
ግትር ሊጋንድ/ዒላማ
ሉዲ
30000
1-4 ሰአታት
ሞለኪውላር ሜካኒክስ
Hammerhead 80000
በከፊል
ሊለወጥ የሚችል
ዶክ
ligand
ጠንካራ ኢላማ
ዶክ
ሞለኪውላር ሜካኒክስ
ሞለኪውላር ሜካኒክስ
ኳንተም ሜካኒካል
ንቁ ጣቢያ
አይሲኤም
3-4 ቀናት
17000
3-4 ቀናት
53000
14 ቀናት
50000
21 ቀን
አምበር
1
CHARMM
ጋውስያን፣ Q1
ኬም
አንዳንድ
ቀናት
አንዳንድ
ሳምንታት
15

የሱፐር ኮምፒውተር አፈጻጸም
ስም
ፍሎፕስ
ኪሎፍሎፕስ
megaflops
gigaflops
teraflops
petaflops
exaflops
zettaflops
yottaflops
xerflops
አመት
1941
1949
1964
1987
1997
2008
2019 ወይም ከዚያ በኋላ
ከ 2030 በፊት አይደለም
-
ፍሎፕስ
100
103
106
109
1012
1015
1018
1021
1024
1027
16

ዛሬ በዓለም ላይ በጣም ኃይለኛው ሱፐር ኮምፒውተር
ቲያንሄ-2 (ሚልኪ ዌይ 2)
2013. 200-300
በሚሊዮኖች የሚቆጠሩ
ዶላር.
1300 ሳይንቲስቶች እና
መሐንዲሶች
ላይ ሰርቷል።
የቲያንሄ2 ፣ “ሚልኪ ዌይ2” መፈጠር። መደርደሪያዎች: 125
ኮሮች: 3120000
ምርታማነት
ለ: 33862.7 TFlop/s
ኃይል: 17808.0
0 ኪ.ወ
ማህደረ ትውስታ: 1024000 ጊባ
17

ስርዓቶች ባዮሎጂ - በንቃት በማደግ ላይ
ውስብስብን የሚመረምር ኢንተርዲሲፕሊናዊ የሳይንስ መስክ
ባዮሎጂካል ስርዓቶች, የእነርሱን ሁለገብ ተፈጥሮ, መገኘት ግምት ውስጥ በማስገባት
ወደ ፊት እና ወደ ኋላ ግንኙነቶች, እንዲሁም የተለያየ እና ትልቅ
የሙከራ ውሂብ መጠን. የምርምር ርዕሰ ጉዳይ
በዚህ አካባቢ የጂን ቁጥጥር ስርዓት ሊኖር ይችላል,
ሜታቦሊዝም ፣ እንዲሁም ሴሉላር ተለዋዋጭነት እና በ ውስጥ ግንኙነቶች
የሕዋስ ብዛት
(ባዮኬሚስት ባለሙያው የዑደቱን ኢንዛይሞች እና ምርቶች ሊወስን ይችላል።
Krebs, ነገር ግን ትኩረታቸው ውስጥ ለውጦች ተለዋዋጭ አስላ
የሥርዓተ-ባዮሎጂ ባለሙያ ብቻ ነው የሚችሉት።)
ለስርዓቶች ባዮሎጂ አስፈላጊ መርህ
"ሆሊዝም" ነው, እሱም መተካት ያለበት
"መቀነስ".
18

ስርዓቶች ባዮሎጂ
የመቀነሻ ዘዴው ያንን ንብረቶች ግምት ውስጥ ያስገባል
ውስብስብ ባለ ብዙ አካል ስርዓት ሊገኝ የሚችለው ብቻ ነው
የእሱን ግለሰብ ግምት ውስጥ በማስገባት
ዴካርት ተከራከረ
አካላት.
እንስሳት ሊሆኑ ይችላሉ
ለምሳሌ,
"ተብራራ" እንደ አጠቃላይ
የግለሰብ ማሽኖች አሠራር
ፊዚዮሎጂያዊ
- ደ ሆሚን, 1662.
የኦርጋኒክ ተግባራት
ግልጽ ይሆናል
ከዝርዝር ጋር ብቻ
እሱን ማወቅ
የግለሰብ ሴሎች.
19

ሁለንተናዊ አቀራረብ
ውስብስብ ባህሪያትን ይጠቁማል
ባለብዙ ክፍል ስርዓት አይቻልም
እንደ ግለሰቡ ንብረቶች ድምር ይወክላል
አካል.
ለምሳሌ, የሰውነት ፊዚዮሎጂያዊ ተግባራት "አያደርጉም
ሊታወቅ የሚችል" ግለሰቡን ግምት ውስጥ ሲያስገባ
ሴሎች.
20

ስርዓቶች ባዮሎጂ
የስርዓቶች ባዮሎጂ ዋና ተግባር, ይህም አይደለም
ከባዮኢንፎርማቲክስ ጋር ያቋርጣል - ይህ ሞዴሊንግ ነው።
ተለዋዋጭ ባዮሎጂያዊ ሥርዓቶች ባህሪዎች ከልዩ ጋር
(ክፈፎች ያሉት) እና ቀጣይነት ያለው ጊዜ (ትልቅ
የባዮ-ስርዓቶች አካል)።
በአጠቃላይ ፣ ባዮሎጂያዊ ስርዓቶች ሚዛናዊ አይደሉም (ክፍት ፣ እነሱ
ያለማቋረጥ ኃይልን እና ቁስን ከአካባቢው ጋር መለዋወጥ) እና
መደበኛ ያልሆነ (በግዛታቸው ላይ የተደረጉ ለውጦች ሙሉ በሙሉ አይደሉም
በቀድሞው ተወስኗል).
ስለዚህ ለእነሱ ልዩ ትንተና ዘዴዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ
እና መግለጫዎች (ያልሆኑ ተለዋዋጭ).
21

ስርዓቶች ባዮሎጂ
የስርዓቶች ባዮሎጂ ለመፈጠር ቅድመ ሁኔታዎች
ናቸው፡-
- የቁጥር ኢንዛይም ሞዴሊንግ
kinetics - መካከል የተፈጠረ አቅጣጫ
1900 እና 1970 እ.ኤ.አ.
- የህዝብ እድገት የሂሳብ ሞዴል ፣
- በኒውሮፊዚዮሎጂ ውስጥ ሞዴል ማድረግ;
- ተለዋዋጭ ስርዓቶች እና ሳይበርኔቲክስ ንድፈ ሃሳብ.
22

የስርዓት ባዮሎጂ እድገት;
ድርጅታዊ እና ስርዓቶች ንድፈ ሃሳብ
ቦግዳኖቫ - በሚያስደንቅ ሁኔታ ፣ የቤላሩስ ሳይንቲስት እና
አብዮታዊ ከግሮዶኖ - አሌክሳንደር ማሊኖቭስኪ
(ስም ቦግዳኖቭ - ፈጣሪዎች እና መሪዎች አንዱ
RSDLP፣ ከሌኒን ጋር)። ድንቅ ፈላስፋ
በቴክኖሎጂ ላይ ብዙ ትላልቅ ስራዎችን ጽፏል ፣
ሳይንስ በእሱ አስተዋወቀ ፣ አንድ ነጠላ መርህ ያሳያል
መሣሪያ, ድርጅት እና ባዮሎጂካል አስተዳደር እና
ባዮሎጂካል ያልሆኑ ስርዓቶች. ጽንሰ-ሐሳቦችን ያስተዋወቀው እሱ ነበር
የባዮሎጂካል ሥርዓት ክፍትነት, የእሱ
ራስን ማደራጀት፣ ራስን ማደራጀት፣
"የራስ-ውስብስብ", እድሎች
የኢንትሮፒ መጠን መቀነስ ፣ በዚህ ምክንያት ብዙዎች
እንደነዚህ ያሉ ስርዓቶች ሁለንተናዊ ባህሪያት አላቸው.
ማሊንኖቭስኪ / ቦግዳኖቭ - የመሠረቶቹን መስራች እውቅና አግኝቷል
ስርዓቶች ባዮሎጂ, ባዮኢንፎርማቲክስ እና ሳይበርኔቲክስ.
23

ካርል ሉድቪግ ቮን በርታልፋፊ
የስርዓቶች ንድፈ ሐሳብ ዋና ታዋቂ
በአሜሪካ ውስጥ. በዋናነት የተበደሩት እና
በስርዓቶች ሂሳብ ውስጥ ሀሳቦችን አዳብረዋል።
የጋራ "አባት" በመባል ይታወቃል
የስርዓቶች ንድፈ ሃሳብ.
ያንን ቴርሞዳይናሚክስ በንድፈ ሀሳብ አረጋግጧል
ክላሲካል ህጎች (የኃይል እና የጅምላ ጥበቃ እና
entropy መጨመር) መቼ "አይሰሩም".
የባዮሎጂካል ስርዓቶችን ግምት ውስጥ ማስገባት
24

በበርታላንፊ መሠረት ስርዓቶችን ይክፈቱ - የበለጠ ኃይል መቀበል ይችላል።
ተስፋ መቁረጥ. በውስጣቸው ባለው መርህ መሰረት እራሳቸውን ያሻሽላሉ
ድርጅት, ራስን መቆጣጠር እና ራስን ማስተዳደር. በባዮሎጂ ጉዳይ - በርቷል
የጄኔቲክ ኮድ መሠረት እና አተገባበሩ (ክስተቶች) በገደቡ ውስጥ
በእነዚህ የሕልውና ሁኔታዎች ተሰጥቷል.
25

የስርዓት ባዮሎጂ እድገት ደረጃዎች;
የቤርታላንፊ የባዮሎጂካል እድገት ሞዴል
በጣም ቀላሉ ልዩነት እኩልታ (ለመግለጽ ቀመር
ተለዋዋጭ ሂደቶች - የታወቁ መለኪያዎች ይተካሉ እና የእነሱ
ሬሾዎች፣ ማለትም የማይታወቁ ነገሮችን እንዲያገኙ የሚያስችልዎ coefficients
እኛን የሚስቡ መለኪያዎች እና እንዲሁም በእሱ ላይ በመመስረት ግራፍ ይገንቡ
ያልታወቁ መለኪያዎች ያዘጋጁ).
በጊዜ ርዝመት (ለማንኛውም መጠን) ለውጦች እኩልነት፡
L - ርዝመት, t - ጊዜ
rB - በበርትፋላንፊ ሎ መሠረት የእድገት መጠን - ከፍተኛው የኦርጋኒዝም ርዝመት.
ተጨማሪ ቅንጅቶች (ከላይ ያልተዘረዘረ) - የምግብ አቅርቦት,
የሜታቦሊክ ደረጃ ፣ ኦንቶጄኔሲስ ደረጃ ፣ ወዘተ የበለጠ በትክክል ይረዳሉ
የቁመቱን ለውጥ በጊዜ ሂደት አስላ። ሞዴሉ ዛሬም ጥቅም ላይ ይውላል.
26

የፊዚዮሎጂ ችግር ከተፈታባቸው የመጀመሪያዎቹ ሞዴሎች አንዱ ነበር
የነርቭ ግፊትን የማሰራጨት ሞዴል (የድርጊት አቅም) ፣
በA. Hodgkin እና E. Huxley የተፈጠረ ለስኩዊድ አክሰን (1952)
እ.ኤ.አ. በ 1960 ዴኒስ ኖብል በልብ ውስጥ የልብ ምት ሰሪ ሴሎችን የመጀመሪያውን ሞዴል ፈጠረ -
የልብ ምት የሂሳብ ሞዴል.
የዘመናዊ ስርዓቶች ባዮሎጂ እንደ የተለየ ኦፊሴላዊ እውቅና
ሳይንሶች በክሊቭላንድ የተካሄደውን ዓለም አቀፍ ሲምፖዚየም ያመለክታሉ
እ.ኤ.አ. በ 1966 "የስርዓት ንድፈ ሃሳብ እና ባዮሎጂ" በሚለው ርዕስ ስር - የስርዓት ንድፈ ሃሳብ
እና ባዮሎጂ.
በ 1960-70 ዎቹ ውስጥ የመጀመሪያዎቹ የሜታቦሊክ ሞዴሎች ተዘጋጅተዋል - ሞዴሎች
የኢንዛይም ኔትወርኮች እና ተግባሮቻቸው. የሜታቦሊክ ጽንሰ-ሐሳቦች
ለቁጥጥር, አሉታዊ እና አዎንታዊ ግብረመልስ,
ለፕሮቲን አወቃቀሮች የመጀመሪያዎቹ የተገኙ የሂሳብ ሞዴሎች ታዩ.
27

1980ዎቹ፡ በሞለኪውላር ባዮሎጂ ፈጣን እድገት ወቅት፣
በተለይ ባዮሎጂስቶች ጥርጣሬን ስላዳበሩ ሞዴሊንግ ተረሳ
የሂሳብ እና የፊዚክስ ሁሉን ቻይነት ኮምፒውተሮች ዝቅተኛ ኃይል እንጂ አልነበሩም
ለባዮሎጂስቶች አስፈላጊ የሆኑትን ስሌቶች ለማድረግ አስችሏል.
ከ 90 ዎቹ መጀመሪያ ጀምሮ ፣ የጂኖሚክስ ዘመን ተብሎ የሚጠራው ፣ መቼ
የመጀመሪያዎቹ ግዙፍ ኑክሊዮታይድ እና አሚኖ አሲድ
ቅደም ተከተሎች, የእነሱ ትንተና አስፈላጊነት አዲስ ፈጣን እንዲሆን አድርጓል
የስርዓቶች ባዮሎጂ እድገት ዙር.
የኮምፒዩተር ቴክኖሎጂ ፍጥነት እና ተደራሽነት (1990-2000) የፕሮግራም አዘጋጆች ቁጥር እየጨመረ መጥቷል.
የሂሳብ ሊቃውንት እና የቲዎሬቲካል ፊዚክስ ሊቃውንት ወደ ባዮሎጂ.
ከ 2000 በኋላ -omics ታየ - የፈጠረው የሳይንስ ቤተሰብ
በጣም ብዙ ባዮሎጂያዊ መረጃዎችን የማካሄድ አስፈላጊነት።
28

- ፍኖሚክስ፡ በፍኖታይፕ ውስጥ ያሉ ልዩነቶች እና በህይወቱ በሙሉ የሚደረጉ ለውጦች
ዑደት.
- ጂኖሚክስ፡- የኦርጋኒክ ወይም የሴሎች የዲኤንኤ ቅደም ተከተሎች። ማብራሪያ፣
የጂኖች ካርታ እና ትንተና፣ ኤክሰኖች (ኮዲንግ) እና ኢንትሮንስ (ኮድ ያልሆኑ)፣
ሌሎች አካባቢዎች.
- ኤፒጂኖሚክስ / ኤፒጄኔቲክስ፡ የጽሑፍ ግልባጭ ደንብ፣
እንደ ዲ ኤን ኤ ሜቲላይዜሽን ያለ ጂኖም ኮድ ወይም
histone acetylation.
- ትራንስክሪፕቶሚክስ: በግለሰብ ጂኖች መግለጫ ላይ ለውጦችን መለካት
የ "ዲ ኤን ኤ ማይክሮአረይ" (ዲ ኤን ኤ ቺፕስ) በመጠቀም.
- ኢንተርፌሮሚክስ-ስለ ስልቶች እና የስርዓቶች ልዩነት እውቀት
የትራንስክሪፕቶች "ማስተካከያዎች", ለምሳሌ, አር ኤን ኤ ጣልቃ ገብነት.
29

ተዛማጅ የትምህርት ዓይነቶች (እና ዕቃዎቻቸው) ፣ ከእነዚህም ውስጥ ፣
በዋነኛነት መረጃ ተወስዶ ይመረመራል።
በባዮኢንፎርማቲክስ እና በስርዓተ-ባዮሎጂ;
- ፕሮቲዮሚክስ (ትራንስላቶሚክስ - ያልተለመደ ስም): ልኬቶች
ፕሮቲኖች እና peptides ሁለት-ልኬት ጄል electrophoresis በመጠቀም
ከጅምላ ስፔክትሮሜትሪ ፣ HPLC እና ሌሎች መመርመሪያዎች ጋር ጥምረት።
በ phosphoproteomics, glycoproteomics, membrane እና ተከፋፍሏል
endomembrane protemix እና ሌሎች ዓይነቶች.
- ሜታቦሎሚክስ: የመለኪያ ሬሾ, ልዩነት እና
ስርጭት, እንዲሁም ከትናንሽ ሞለኪውሎች የሰውነት ተግባራት ጋር ያሉ ግንኙነቶች
(ሜታቦላይትስ የሚባሉት), ከባዮፖሊመሮች ጋር ያልተዛመደ.
- ግሊኮሚክስ: የመለኪያ ሬሾ, ልዩነት እና ስርጭት, እና
እንዲሁም ከካርቦሃይድሬትስ የሰውነት ተግባራት ጋር ግንኙነቶች.
30

ተዛማጅ የትምህርት ዓይነቶች (እና ዕቃዎቻቸው) ፣ ከእነዚህም ውስጥ ፣
በዋነኛነት መረጃ ተወስዶ ይመረመራል።
በባዮኢንፎርማቲክስ እና በስርዓተ-ባዮሎጂ;
- Lipidomics: የመለኪያ ሬሾ, ልዩነት እና ስርጭት;
እንዲሁም ከሰውነት የሊፕይድ ተግባራት ጋር ግንኙነቶች.
- Interactomics: መካከል ያለውን መስተጋብር መለካት እና መተንተን
ሞለኪውሎች, ኬሚካላዊ ምላሾች. ለምሳሌ, ፕሮቲን-ፕሮቲን
መስተጋብር.
- ኒውሮኤሌክትሮዳይናሚክስ: እንደ የነርቭ ሴሎች አደረጃጀት እና ተግባር ትንተና
መቼ መረጃን ለማስኬድ የሚችል ተለዋዋጭ ስርዓት
የኤሌክትሪክ ምልክቶችን በመጠቀም.
- Ionomics እና flaxomics: እንቅስቃሴዎችን የሚያጠኑ ቦታዎች እና
የ ionዎች ስርጭት እና ፍሰቶቻቸው.
- ባዮሚክስ: የባዮሚ ስርዓት ትንተና (የህይወት መገለጫዎች - ክስተቶች
ለኑሮ ሥርዓቶች ብቻ የሚውል)።
31

ስርዓቶች ባዮሎጂ መሳሪያዎች
በስርዓተ-ባዮሎጂ መስክ ምርምር ብዙውን ጊዜ ነው
ውስብስብ ባዮሎጂያዊ ሞዴል ማዘጋጀት ነው
ስርዓት, ማለትም, በመሠረቱ ላይ የተገነባ ሞዴል
በአንደኛ ደረጃ ሂደቶች ላይ የቁጥር መረጃ ፣
የስርዓቱ አካላት.
የተገኙትን ስርዓቶች ለመተንተን ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል
ያልተስተካከሉ ተለዋዋጭ ሂሳባዊ ዘዴዎች, ጽንሰ-ሐሳቦች
የዘፈቀደ ሂደቶች, ወይም ጽንሰ-ሐሳብ ይጠቀሙ
አስተዳደር.
በተጠናው ነገር ውስብስብነት ምክንያት, ብዙ ቁጥር
መለኪያዎች, ተለዋዋጮች እና እኩልታዎች የሚገልጹ
ባዮሎጂካል ሥርዓት, ዘመናዊ ሥርዓቶች ባዮሎጂ
የኮምፒተር ቴክኖሎጂን ሳይጠቀሙ የማይታሰብ
32

ብሔራዊ ሳይንስ ፋውንዴሽን (NSF) የመሠረት ዓይነት ነው።
የአሜሪካ መሰረታዊ ምርምር
በ 21 ኛው ክፍለ ዘመን የባዮሎጂ ተግባራት መካከል, እሱ አዘጋጅቷል
ለሥርዓተ-ባዮሎጂ ከባድ ፈተና -
የአጠቃላዩን አሠራር ሞዴል መገንባት
ሴሎች. ይህ ችግር አስቀድሞ በተወሰነ ደረጃ ተፈትቷል.
33

ካር J.R.፣ Sanghvi J.C.፣
ማክሊን ዲ.ኤን., ጉትሾው
M.V., Jacobs J.M., Bolival
ቢ.፣ አሳድ-ጋርሲያ ኤን.፣
Glass J.I., Covert M.W.
(2012).
ሙሉ-ሴል
የስሌት ሞዴል
ፍኖታይፕን ይተነብያል
ከጄኖታይፕ.
ሕዋስ 150, 389-401;
በአጠቃላይ የ Mycoplasma genitalium ሴል ሞዴል, እሱም 28 ያካትታል
የተለያዩ ሴሉላር ሂደቶች ንዑስ ሞዴሎች. ንዑስ ሞዴሎች ተቧድነዋል
በምድቦች: ዲ ኤን ኤ, አር ኤን ኤ, ፕሮቲኖች እና ሜታቦሊዝም. ንዑስ ሞዴሎች እርስ በርስ የተያያዙ ናቸው
እርስ በርስ በተለመደው ሜታቦላይቶች, አር ኤን ኤ, ፕሮቲኖች እና ክሮሞሶም ዲ ኤን ኤ, ይህም
በተዛማጅ ቀለሞች ቀስቶች ይታያል.

በባዮሎጂ, በጄኔቲክስ ባዮሎጂካል መስክ ውስጥ ባሉ ችግሮች ላይ አዲስ, የትብብር ዘዴዎች እንዲፈጠሩ ምክንያት ሆኗል. የስርዓተ ባዮሎጂ አንዱ ተግባር ድንገተኛ ባህሪያትን ፣የሴሎችን ፣የቲሹዎችን እና የአካል ክፍሎችን እንደ ስርአት የሚሰሩ ባህሪያትን መቅረጽ እና ማግኘት ነው ።የንድፈ ሃሳባዊ መግለጫ የሚቻለው የስርዓተ-ባዮሎጂ ዘዴዎችን በመጠቀም ብቻ ነው። በተለምዶ የሜታቦሊክ ኔትወርኮችን ወይም የአውታር ሴሎችን ምልክት ማድረጊያን ያካትታሉ.

ግምገማ

የስርዓተ-ህይወት ስነ-ህይወት ከበርካታ ገፅታዎች ሊታይ ይችላል.

የጥናት መስክ በተለይ በባዮሎጂካል ስርዓቶች አካላት መካከል ያለውን ግንኙነት ይመረምራል, እና እነዚህ ግንኙነቶች ወደ ስርዓቱ ተግባር እና ባህሪ እንዴት እንደሚመሩ (ለምሳሌ, ኢንዛይሞች እና ሜታቦላይትስ በሜታቦሊክ መንገዶች ወይም የልብ ምት).

ከስርዓተ-ባዮሎጂ ቀዳሚዎች እንደ አንዱ ሊታዩ ከሚችሉት ቲዎሪስቶች አንዱ በርታልን ከአጠቃላይ የስርዓተ-ፅንሰ-ሀሳብ ጋር ነው። በሴል ባዮሎጂ ውስጥ ከመጀመሪያዎቹ የቁጥር ሙከራዎች አንዱ በ1952 በብሪቲሽ ኒውሮፊዚዮሎጂስቶች እና የኖቤል ተሸላሚዎች አላን ሎይድ ሆጅኪን እና አንድሪው ፊልዲንግ ሃክስሌ የታተመ ሲሆን በኒውሮናል ሴል አክሰን ላይ ያለውን ተግባር ለማስረዳት የሂሳብ ሞዴልን ገነቡ። የእነሱ ሞዴል, የተገለጸው ሴሉላር ተግባር በሁለት የተለያዩ ሞለኪውላዊ ክፍሎች, በፖታስየም ቻናል እና በሶዲየም ቻናል መካከል ባለው መስተጋብር ነው, እና ስለዚህ እንደ የስሌት ስርዓቶች ባዮሎጂ መጀመሪያ ሊታይ ይችላል. በተጨማሪም በ1952፣ አለን ቱሪንግ የሞርፎጄኔሲስ ኬሚካላዊ መሠረት አሳተመ፣ መጀመሪያ ላይ ተመሳሳይ በሆነ ባዮሎጂያዊ ሥርዓት ውስጥ አለመመጣጠን እንዴት ሊፈጠር እንደሚችል ይገልጻል።

የባዮሎጂካል ሥርዓቶችን መደበኛ ጥናት እንደ የተለየ ዲሲፕሊን በስርዓተ-ፆታ ሊቅ ሚሃይሎ ሜሳሮቪች እ.ኤ.አ. በ 1966 በክሊቭላንድ ኦሃዮ በተካሄደ ዓለም አቀፍ ሲምፖዚየም ተጀመረ።

እ.ኤ.አ. በ 1960 ዎቹ እና 1970 ዎቹ ውስጥ እንደ ሜታቦሊክ ቁጥጥር ትንተና እና ባዮኬሚካላዊ ስርዓቶች ንድፈ ሀሳብ ያሉ ውስብስብ ሞለኪውላዊ ሥርዓቶችን ለማጥናት በርካታ አቀራረቦችን ታይተዋል። እ.ኤ.አ. በ1980ዎቹ በሞለኪውላር ባዮሎጂ የታዩት እድገቶች ፣በንድፈ-ሀሳባዊ ባዮሎጂ ላይ ካለው ጥርጣሬ ጋር ተዳምሮ ከተገኘው በላይ ቃል የተገባለት ፣የባዮሎጂ ሂደቶችን መጠናዊ ሞዴሊንግ በመጠኑ አነስተኛ መስክ እንዲሆን አድርጎታል።

ተዛማጅ የትምህርት ዓይነቶች

እንደ የስርዓተ-ባዮሎጂ አተረጓጎም ፣ ውስብስብ የመረጃ ስብስቦችን ከብዙ የሙከራ ምንጮች የማግኘት ፣ የማዋሃድ እና የመተንተን ችሎታ ፣ ኢንተርዲሲፕሊን መሳሪያዎችን በመጠቀም ፣ አንዳንድ ዓይነተኛ የቴክኖሎጂ መድረክ ፌኖሚክስ ፣ አንድ አካል በሕይወት ዘመኑ ውስጥ በሚለዋወጥበት ጊዜ በ phenotype ውስጥ ለውጥ ፣ ጂኖሚክስ፣ ኦርጋኒክ ዲኦክሲራይቦኑክሊክ አሲድ (ዲ ኤን ኤ)፣ የውስጠ-ኦርጋኒክ ሴል ልዩ ልዩነትን ጨምሮ። (ማለትም የቴሎሜር ርዝመት ለውጦች); ኢፒጂኖሚክስ/ኤፒጄኔቲክስ፣ ኦርጋኒክ እና ተጓዳኝ ሕዋስ-ተኮር ግልባጭ ሁኔታዎች በተጨባጭ የሚቆጣጠሩት በጂኖሚክ ቅደም ተከተል ውስጥ አልተቀመጡም። (ማለትም, ዲ ኤን ኤ ሜቲላይዜሽን, ሂስቶን አሲቴላይዜሽን እና ዲሴቲሌሽን, ወዘተ.); ትራንስክሪፕቶሚክስ፣ ኦርጋኒክ፣ ቲሹ ወይም ሙሉ የሕዋስ ጂን አገላለጽ መለኪያዎች የዲኤንኤ ማይክሮአረይ ወይም ተከታታይ የጂን መግለጫ ትንተና; ኢንተርፌሮሚክስ፣ ኦርጋኒክ፣ ቲሹ ወይም የሴል ደረጃ ግልባጭ-ደረጃ እርማት ሁኔታዎች (ማለትም፣ አር ኤን ኤ ጣልቃ ገብነት)፣ ፕሮቲዮሚክስ፣ ኦርጋኒክ፣ ቲሹ ወይም ሴሉላር የፕሮቲን እና የፔፕታይድ መጠን መለኪያ ባለ ሁለት-ልኬት ጄል ኤሌክትሮፊዮራይዝስ፣ የጅምላ ስፔክትሮሜትሪ ወይም ባለብዙ ዳይሜንሽን ፕሮቲን መለያን በመጠቀም። ዘዴዎች (የላቀ የ HPLC ስርዓት ከጅምላ ስፔክትሮሜትሪ ጋር ተጣምሮ). ንኡስ ተግሣጹ phosphoproteomics, glycoproteomics እና ሌሎች በኬሚካል የተሻሻሉ ፕሮቲኖችን ለመለየት የሚረዱ ዘዴዎችን ያጠቃልላል; ሜታቦሎሚክስ, ኦርጋኒክ, ቲሹ ወይም ሕዋስ ደረጃ, ሜታቦላይትስ በመባል የሚታወቁ ትናንሽ ሞለኪውሎች መለካት; ግሊኮሚክስ, ኦርጋኒክ, ቲሹ ወይም ሕዋስ ደረጃ, ካርቦሃይድሬትስ መለካት; የሊፒዶሚክስ ፣ የአካል ፣ የቲሹ ወይም የሕዋስ ደረጃ የሊፒዲዶች መለኪያ።

ከላይ የተጠቀሱትን ሞለኪውሎች ከመለየት እና ከመለካት በተጨማሪ ተጨማሪ ዘዴዎች በሴል ውስጥ ያለውን ተለዋዋጭነት እና መስተጋብር ይመረምራሉ. ይህ የሚያጠቃልለው፡ መስተጋብራዊ፣ ኢርጋኒዝም፣ የቲሹ ወይም የሴል ደረጃ በሞለኪውሎች መካከል ያለውን መስተጋብር ጥናት ነው። በዚህ የጥናት መስክ በአሁኑ ጊዜ ስልጣን ያለው ሞለኪውላዊ ዲሲፕሊን የፕሮቲን-ፕሮቲን መስተጋብር (PPI) ነው, ምንም እንኳን የስራ ፍቺው እዚህ ላይ የተገለጹትን ሌሎች ሞለኪውላዊ ትምህርቶችን ማካተት አይከለክልም; ኒውሮኤሌክትሮዳይናሚክስ ፣ ኦርጋኒክ ፣ የአንጎል ስሌት ተግባር እንደ ተለዋዋጭ ስርዓት ባዮፊዚካል ዘዴዎች እና በኤሌክትሪክ ግንኙነቶች ድንገተኛ ስሌት; በጊዜ ሂደት የሞለኪውላዊ ተለዋዋጭ ለውጦች ደረጃ fluxomics, ኦርጋኒክ, ቲሹ ወይም ሕዋስ መለካት; ባዮሚክስ, የባዮሚክ ስርዓቶች ትንተና; ሞለኪውላር ባዮኪኒማቲክስ፣ “ባዮሎጂ በእንቅስቃሴ ላይ” ጥናት የሚያተኩረው አንድ ሕዋስ በቋሚ ግዛቶች መካከል እንዴት እንደሚሸጋገር ላይ ነው።

በ mRNA ፣ ፕሮቲኖች እና ከትርጉም በኋላ ለውጦች ላይ ተለዋዋጭ ለውጦችን ለመያዝ የሚያገለግሉ የተለያዩ ቴክኖሎጂዎች። ሜካኖባዮሎጂ, ኃይሎች እና አካላዊ ባህሪያት በሁሉም ደረጃዎች, ከሌሎች የቁጥጥር ዘዴዎች ጋር ያላቸው ግንኙነት; ባዮሴሚዮቲክስ ፣ የአንድ አካል ወይም የሌላ ባዮሎጂ ስርዓት የምልክት ግንኙነቶች ስርዓት ትንተና; ፊዚዮሚክስ ፣ በባዮሎጂ ውስጥ የፊዚዮሚ ስልታዊ ጥናት።

ባዮኢንፎርማቲክስ እና የውሂብ ትንተና

በስርዓተ-ባዮሎጂ ውስጥ ከፍተኛ-ግኝት ትንተና የተለያዩ አይነቶች እንዲሁም አነስተኛ-ልኬት ጥልቅ የሙከራ ውሂብ ጥቅም ላይ በጣም ዘመናዊ ስሌት ዘዴዎች. (ታቫሶሊ፣ ኢማን፣ ጆሴፍ ጎልድፋርብ እና ራቪ ኢየንጋር "ስርዓተ ባዮሎጂ ፕሪመርስ፡ መሰረታዊ ዘዴዎች እና አቀራረቦች"። ስለ ባዮኬሚስትሪ ጽሑፎች 62,4 (2018): 487-500)

ሌሎች የኮምፒውተር ሳይንስ፣ ኢንፎርማቲክስ እና ስታቲስቲክስ በሲስተም ባዮሎጂ ውስጥም ጥቅም ላይ ይውላሉ። እነዚህ እንደ የሂደት ስሌት አጠቃቀም ባዮሎጂካል ሂደቶችን (ታዋቂ አቀራረቦች ስቶካስቲክ I-calculus, BioAmbients, Beta Binder, BioPEPA እና Brane calculus) እና constraint-O modelingን የመሳሰሉ አዳዲስ የስሌት ሞዴሎችን ያካትታሉ; የመረጃ ማውጣት ዘዴዎችን እና የጽሑፍ ማዕድን በመጠቀም ከሥነ-ጽሑፍ መረጃን ማዋሃድ; መረጃን እና ሞዴሎችን ለመጋራት የመስመር ላይ ዳታቤዝ እና ማከማቻዎች ልማት ፣ የውሂብ ጎታ ውህደት አቀራረቦች እና የሶፍትዌር መስተጋብር ልቅ የተጣመሩ ሶፍትዌሮችን ፣ ድረ-ገጾችን እና የውሂብ ጎታዎችን ወይም የንግድ ልብሶችን በመጠቀም። ባዮሎጂያዊ ሞዴሎችን የሚወክሉ የአገባብ እና የትርጉም የድምፅ መንገዶች እድገት; የከፍተኛ ደረጃ የጂኖም የውሂብ ስብስቦችን በመተንተን ላይ የተመሰረተ የአውታረ መረብ አቀራረቦች. ለምሳሌ፣ ክብደት ያለው የአውታረ መረብ ትስስር ትንተና ብዙ ጊዜ ዘለላዎችን ለመለየት (ሞጁሎች ተብለው ይጠራሉ)፣ በክላስተር መካከል ያለውን ግንኙነት ለመቅረጽ፣ የክላስተር (ሞዱል) አባልነት አሻሚ መለኪያዎችን ለማስላት፣ ውስጠ-ሞዱል ኖዶችን ለመለየት እና በሌሎች የመረጃ ስብስቦች ውስጥ የክላስተር ጽናት ለማጥናት ይጠቅማል። ; በጎዳና ላይ የተመሰረቱ የኦሚክስ መረጃ ትንተና ዘዴዎች ለምሳሌ የአባሎቻቸው ጂኖች፣ ፕሮቲኖች ወይም ሜታቦላይትስ እንቅስቃሴ ያላቸው መንገዶችን ለመለየት እና ለመገምገም አቀራረቦች።

ስርዓቶች ባዮሎጂ

ስርዓቶች ባዮሎጂ- በባዮሎጂ መስቀለኛ መንገድ እና ውስብስብ ስርዓቶች ንድፈ ሃሳብ ላይ የተመሰረተ ሳይንሳዊ ዲሲፕሊን. ቃሉ ለመጀመሪያ ጊዜ ጥቅም ላይ የዋለው በ 1993 በደብሊው ዚግልገንስበርገር እና በቲአር. ቶሌ።

ሁለንተናዊ የህይወት ሳይንስ ነው። በአኗኗር ስርዓቶች ውስጥ ውስብስብ ግንኙነቶችን ለማጥናት ያለመ። ወደ ባዮሎጂ አዲስ አቀራረብን ይወስዳል፡ ከቅናሽነት ይልቅ ሆሊዝም። የስርዓቶች ባዮሎጂ ዋና ትኩረት ድንገተኛ ባህሪያት በሚባሉት ላይ ነው, ማለትም, የባዮሎጂካል ስርዓቶች ባህሪያት ከክፍሎቹ ባህሪያት አንጻር ብቻ ሊገለጹ አይችሉም. ስለዚህ የሥርዓተ ባዮሎጂ ተግባራት ውስብስብ ባዮሎጂካል ሥርዓቶችን ባህሪያት ማጥናት እና ሞዴል ማድረግ ናቸው, እነዚህም በክፍሎቹ ባህሪያት ድምር ሊገለጹ አይችሉም.

ከ 2000 በኋላ "የስርዓት ባዮሎጂ" የሚለው ቃል ተስፋፍቷል.

ሲስተምስ ባዮሎጂ ከሂሳብ ባዮሎጂ ጋር ግንኙነት አለው።

እሴቶች

የስርዓተ-ፆታ ባዮሎጂን እንደሚከተለው መረዳት ይቻላል-

• የምርምር አካባቢ, ባዮሎጂያዊ ሥርዓት ክፍሎች መካከል ያለውን መስተጋብር ጥናት ያደረ, እና እንዴት እነዚህ መስተጋብር ተግባራት እና ሥርዓቶች ባህሪያት ብቅ ይመራል (ለምሳሌ, ተፈጭቶ ሥርዓት ውስጥ metabolites እና ኢንዛይሞች መካከል ያለውን ግንኙነት).

• ተለዋዋጭ ስርዓቶች ንድፈ ሃሳብ ወደ ባዮሎጂካል ስርዓቶች አተገባበር.
• ማህበራዊ-ሳይንሳዊ ክስተትከተለያዩ የሙከራ ምንጮች የተገኙ ባዮሎጂካዊ ሥርዓቶች ውስጥ ባሉ ግንኙነቶች ላይ ውስብስብ መረጃዎችን በማዋሃድ የዲሲፕሊን ዘዴዎችን በመጠቀም ይገለጻል።

የስርዓቶች ባዮሎጂን የመረዳት ልዩነት ይህ ጽንሰ-ሀሳብ አንድ ጥብቅ የተገለጸ አቅጣጫን ሳይሆን የተጠላለፉ ፅንሰ-ሀሳቦችን ስብስብ የሚያመለክት በመሆኑ ተብራርቷል። የሥርዓተ ባዮሎጂን ግቦች እና ዘዴዎች የመረዳት ልዩነት ቢኖርም ቃሉ በተመራማሪዎች በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል ፣ እንደ ሳይንሳዊ ዲፓርትመንቶች እና በዓለም ዙሪያ ያሉ አጠቃላይ ተቋሞችን ያጠቃልላል።

ታሪክ

የስርዓተ-ባዮሎጂ መፈጠር ቅድመ-ሁኔታዎች-

• የኢንዛይም ኪነቲክስ መጠናዊ ሞዴል በ1900 እና 1970 መካከል የወጣ መስክ ነው።
• የህዝብ እድገት የሂሳብ ሞዴል ፣
• በኒውሮፊዚዮሎጂ ውስጥ ሞዴሊንግ ፣

የስርዓተ ባዮሎጂ ፈር ቀዳጅ ሉድቪግ ቮን ቤርታላንፊ፣ የአጠቃላይ የስርዓቶች ፅንሰ-ሀሳብ ፈጣሪ፣ በ1950 የታተመው “በፊዚክስ እና ባዮሎጂ አጠቃላይ ንድፈ-ሀሳብ” የተሰኘ መጽሐፍ ደራሲ እንደሆነ ሊቆጠር ይችላል። በባዮሎጂ ውስጥ ከመጀመሪያዎቹ የቁጥር ሞዴሎች አንዱ በ 1952 የታተመው የብሪቲሽ ኒውሮፊዚዮሎጂስቶች እና የኖቤል ተሸላሚዎች ሆጅኪን እና ሃክስሌይ ነው። በኒውሮን አክሰን ላይ ያለውን የድርጊት አቅም መስፋፋትን ለማብራራት ደራሲዎቹ የሂሳብ ሞዴል ፈጠሩ። የእነሱ ሞዴል የመስፋፋት ዘዴን በሁለት የተለያዩ ሞለኪውላዊ ክፍሎች መካከል እንደ መስተጋብር ገልጿል-ፖታስየም እና ሶዲየም ቻናሎች, እንደ የስሌት ስርዓቶች ባዮሎጂ መጀመሪያ ሊቆጠሩ ይችላሉ. እ.ኤ.አ. በ 1960 በሆጅኪን እና በሃክስሌ ሞዴል ላይ በመመስረት ፣ ዴኒስ ኖብል የልብ ምት መቆጣጠሪያውን የመጀመሪያውን የኮምፒተር ሞዴል ፈጠረ ።

በመደበኛነት በስርዓተ ባዮሎጂ ላይ እንደ ገለልተኛ ዲሲፕሊን የመጀመሪያ ስራ በስርዓተ-ፆታ ንድፈ ሃሳብ ምሁር ሚሃይሎ ሜሳሮቪች እ.ኤ.አ. በ 1966 በክሊቭላንድ የቴክኖሎጂ ኢንስቲትዩት (ዩኤስኤ ፣ ኦሃዮ) በተዘጋጀ ዓለም አቀፍ ሲምፖዚየም “የስርዓት ቲዎሪ እና ባዮሎጂ” በሚል ርዕስ ቀርቧል።

በ 1960 ዎቹ እና 1970 ዎቹ ውስጥ እንደ ሜታቦሊክ ቁጥጥር ንድፈ ሃሳብ እና ባዮኬሚካላዊ ስርዓቶች ንድፈ ሃሳብ ያሉ ውስብስብ ሞለኪውላዊ ስርዓቶችን ለማጥናት በርካታ ዘዴዎች ተዘጋጅተዋል. እ.ኤ.አ. በ 80 ዎቹ ውስጥ የሞለኪውላር ባዮሎጂ ስኬቶች ፣ በአጠቃላይ በቲዎሬቲካል ባዮሎጂ ውስጥ ያለው ፍላጎት ትንሽ ማሽቆልቆል ፣ እሱ ሊያሳካው ከሚችለው በላይ ቃል ገብቷል ፣ ባዮሎጂያዊ ስርዓቶችን ለመቅረጽ ያለው ፍላጎት መቀነስ አስከትሏል።

ሆኖም በ1990ዎቹ የተግባር ጂኖሚክስ መወለድ ከፍተኛ መጠን ያለው ከፍተኛ ጥራት ያለው መረጃ እንዲኖር አስችሏል፣ይህም በኮምፒዩተር ቴክኖሎጂ ውስጥ ከመጣው እድገት ጋር የበለጠ ተጨባጭ ሞዴሎችን ለመፍጠር አስችሏል። እ.ኤ.አ. በ 1997 የማሳሩ ቶሚታ ቡድን የአንድ ሙሉ (ግምታዊ) ሴል ሜታቦሊዝም የመጀመሪያውን የቁጥር ሞዴል አሳተመ። በ 1993 በደብልዩ ዚግልጋንስበርግ እና በቲ ቶሌ በታተሙት ጽሑፍ ውስጥ "የሥርዓት ባዮሎጂ" የሚለው ቃልም ሊገኝ ይችላል. እ.ኤ.አ. በ 1990 ዎቹ ውስጥ B. Zeng በርካታ ጽንሰ-ሀሳቦችን ፣ ሞዴሎችን እና ውሎችን ፈጠረ-የስርዓተ-ህክምና (ኤፕሪል 1992) ፣ የስርዓተ-ባዮኢንጂነሪንግ (ሰኔ 1994) እና የስርዓተ-ዘረ-መል (ህዳር 1994)።

እ.ኤ.አ. በ 2000 ዎቹ ውስጥ ፣ በሲያትል እና ቶኪዮ የሥርዓት ባዮሎጂ ኢንስቲትዩት ሲቋቋም ፣ የሥርዓት ባዮሎጂ ወደ ራሱ መጣ ፣ በተለያዩ የጂኖሚክ ፕሮጄክቶች ውስጥ መሳተፍ ፣ ከ “-omics” (ፕሮቲሞሚክስ ፣ ሜታቦሎሚክስ) መረጃን ማቀናበር እና መተርጎም ፣ ሌሎችን ከፍተኛ ለመተርጎም ይረዳል ። ባዮኢንፎርማቲክስን ጨምሮ -የሂደት ሙከራዎች። እ.ኤ.አ. በ 2006 የበጋ ወቅት ፣ በስርዓተ-ባዮሎጂስቶች እጥረት ፣ በዓለም ዙሪያ በርካታ የስልጠና ማዕከላት ተመስርተዋል።

በስርዓተ-ባዮሎጂ ውስጥ የሙከራ ዘዴዎች

እየተፈጠሩ ያሉ ሞዴሎችን ለማረጋገጥ የስርዓተ-ህይወት ባዮሎጂ ሁለቱንም የግለሰብ አካላት እና አጠቃላይ ስርዓቱን ከሚገልጹ የተለያዩ የሙከራ መረጃዎች ጋር ይሰራል። ብዙውን ጊዜ, በሌሎች የባዮሎጂ ዘርፎች የተገኙ መረጃዎች: ባዮኬሚስትሪ, ባዮፊዚክስ, ሞለኪውላር ባዮሎጂ መላምቶችን እና መደምደሚያዎችን ለማዘጋጀት እንደ መጀመሪያ መረጃ ይጠቀማሉ. ሆኖም ግን, ከስርዓተ-ባዮሎጂ ጋር በጥብቅ የተቆራኙ የተወሰኑ የተወሰኑ ዘዴዎች አሉ. እነዚህ ዘዴዎች ከፍተኛ ቁጥር ባለው የሙከራ ልኬቶች ተለይተው ይታወቃሉ, እንዲሁም ብዙ ባህሪያትን በአንድ ጊዜ መለየት, ይህም በራስ-ሰር ፍሰት የሙከራ ቴክኒኮች መምጣት ይቻላል.

የእንደዚህ አይነት ዘዴዎች ምሳሌዎች ሊሆኑ ይችላሉ-

• ጂኖሚክስ፡ ከፍተኛ የዲ ኤን ኤ ቅደም ተከተል ቴክኒኮች፣ በአንድ አካል ውስጥ በተለያዩ ህዋሶች ውስጥ ያለውን ተለዋዋጭነት ማጥናትን ጨምሮ።
• ኤፒጂኖሚክስ/ኤፒጄኔቲክስ፡ በዲ ኤን ኤ (ዲ ኤን ኤ ሜቲሌሽን፣ ወዘተ) ውስጥ ያልተመዘገቡ የጽሑፍ ግልባጭ ሁኔታዎች ጥናት።
• ትራንስክሪፕቶሚክስ፡- የዲኤንኤ ማይክሮአራሪዎችን እና ሌሎች ቴክኒኮችን በመጠቀም የጂን አገላለጽ መለካት።
• ኢንተርፌሮሚክስ፡ የተገለበጡ አር ኤን ኤዎችን መስተጋብር መለካት።
• ፕሮቲዮሚክስ/Translatomics፡- ባለ ሁለት አቅጣጫዊ ጄል ኤሌክትሮፎረሲስ፣ የጅምላ ስፔክትሮሜትሪ ወይም ባለብዙ ልኬት ፕሮቲን የመለኪያ ቴክኒኮችን በመጠቀም የፕሮቲን ወይም የፔፕታይድ ደረጃዎችን መለካት።
• ሜታቦሎሚክስ፡- ትናንሽ ሞለኪውሎች፣ ሜታቦላይቶች የሚባሉትን መጠን መለካት።
• ግሊኮምክስ፡ የካርቦሃይድሬት ደረጃዎችን መለካት።
• ሊፒዶሚክስ፡ የስብ መጠንን መለካት።

የሞለኪውሎችን ደረጃ ለመለካት ከቀረቡት ዘዴዎች በተጨማሪ የባህሪዎችን ተለዋዋጭነት በጊዜ ሂደት እና በንጥረ ነገሮች መካከል ያለውን መስተጋብር ለመለካት የሚያስችሉዎ በጣም ውስብስብ ዘዴዎችም አሉ.

• Interactomics፡ በሞለኪውሎች መካከል ያለውን መስተጋብር መለካት (ለምሳሌ የፕሮቲን-ፕሮቲን መስተጋብር መለካት፡ ፒፒአይ)።
• Flaxomics፡ የፍሰቶች እና የስብስብ ተለዋዋጭነት በጊዜ ሂደት (ብዙውን ጊዜ ሜታቦላይትስ) መለካት።
• ባዮሚክስ፡ የባዮሚክስ ስርዓት ትንተና

ብዙዎቹ የተዘረዘሩ ቴክኒኮች በአሁኑ ጊዜ የመለኪያዎችን ትክክለኛነት እና የመረጃ ይዘትን ለመጨመር እና የተገኘውን መረጃ በቁጥር ሂደት ዘዴዎች ውስጥ በንቃት እየተገነቡ ናቸው።

ስርዓቶች ባዮሎጂ መሳሪያዎች

በሥርዓተ-ባዮሎጂ መስክ ምርምር ብዙውን ጊዜ ማደግን ያካትታል ሜካኒካል ሞዴልውስብስብ ባዮሎጂካል ሥርዓት, ማለትም, ስርዓቱን ስለሚያካሂዱ የመጀመሪያ ደረጃ ሂደቶች በቁጥር መረጃ ላይ የተመሰረተ ሞዴል.

የሜታቦሊክ ወይም የምልክት መስጫ መንገድ በኢንዛይም ወይም ኬሚካላዊ ኪኔቲክስ ንድፈ ሃሳቦች ላይ በመመርኮዝ በሂሳብ ሊገለጽ ይችላል። የተገኙትን ስርዓቶች ለመተንተን፣ የመስመር ላይ ያልሆኑ ተለዋዋጭ ሂሳባዊ ዘዴዎች፣ የዘፈቀደ ሂደቶች ንድፈ ሃሳብ ወይም የቁጥጥር ንድፈ ሃሳብ መጠቀም ይቻላል።

በጥናቱ ነገር ውስብስብነት ምክንያት የባዮሎጂ ስርዓትን የሚገልጹ ብዛት ያላቸው መለኪያዎች ፣ ተለዋዋጮች እና እኩልታዎች ፣ የዘመናዊ ስርዓቶች ባዮሎጂ የኮምፒተር ቴክኖሎጂን ሳይጠቀሙ የማይታሰብ ነው። ኮምፒውተሮች የመስመር ላይ ያልሆኑ እኩልታዎች ስርዓቶችን ለመፍታት, የስርዓቱን መረጋጋት እና ስሜታዊነት ለማጥናት እና ከሙከራ ውሂብ የማይታወቁትን የእኩልታዎች መለኪያዎችን ለመወሰን ያገለግላሉ. አዳዲስ የኮምፒዩተር ቴክኖሎጂዎች በሲስተም ባዮሎጂ እድገት ላይ ከፍተኛ ተፅእኖ አላቸው. በተለይም የሂደት ስሌት አጠቃቀም ፣ በህትመቶች ውስጥ መረጃን ለመፈለግ አውቶማቲክ መንገዶች ፣ የስሌት ቋንቋዎች ፣ ልማት እና በይፋ የሚገኙ የውሂብ ጎታዎችን መሙላት።

በስርዓተ-ህይወት ባዮሎጂ ማዕቀፍ ውስጥ የራሳችንን የሶፍትዌር መሳሪያዎችን ለሞዴሊንግ እና ለአለም አቀፍ ቋንቋዎች ሞዴሎችን ለማከማቸት እና ለማብራራት ለመስራት እየተሰራ ነው። ምሳሌዎች SBML፣ CellML (ሞዴሎችን ለመቅዳት የኤክስኤምኤል ቅጥያዎች)፣ እንዲሁም SBGN (በባዮሎጂካል ሥርዓቶች አካላት መካከል ያለውን መስተጋብር አወቃቀር በሥዕላዊ መልኩ የሚወክል ቋንቋ) ያካትታሉ።

ተመልከት

ተዛማጅ አካባቢዎች

ማስታወሻዎች

1. የሕመም ምልክት ፋርማኮሎጂ. - PubMed ውጤት
2. Sauer, U. et al. (ኤፕሪል 27 ቀን 2007) "ወደ ሙሉው ምስል መቅረብ". ሳይንስ 316 . DOI:10.1126/ሳይንስ.1142502. PMID 17463274.
3. ዴኒስ ኖብልየሕይወት ሙዚቃ፡ ከጂኖም ባሻገር ባዮሎጂ። - ኦክስፎርድ ዩኒቨርሲቲ ፕሬስ፣ 2006. - ISBN 978-0199295739 p21
4. Kholodenko B.N., Bruggeman F.J., Sauro H.M.; አልበርጊና ኤል. እና ቬስተርሆፍ ኤች.ቪ. (ኤድስ) (2005). "የሴሉላር ቁጥጥር ኔትወርኮችን ሞዴል ለማድረግ እና ለማጣመር ሜካኒካል እና ሞጁል አቀራረቦች". ሲስተምስ ባዮሎጂ፡ ፍቺዎች እና አመለካከቶችስፕሪንግ-ቬርላግ.
5. ሆጅኪን AL፣ ሃክስሊ ኤኤፍ (1952)። "የሜምፓል አሁኑን መጠናዊ መግለጫ እና በነርቭ ውስጥ ለመምራት እና ለማነሳሳት አተገባበር" ጄ ፊዚዮል 117 (4)፡ 500–544 PMID 12991237.
6. ሌ ኖቨር (2007) "የነርቭ ተግባርን ወደ ሲስተምስ ባዮሎጂ ያለው ረጅም ጉዞ". BMC ሲስተምስ ባዮሎጂ 1 . DOI: 10.1186 / 1752-0509-1-28. PMID 17567903.
7. ኖብል ዲ (1960) "በሆጅኪን-ሃክስሌ እኩልታዎች ላይ የተመሰረቱ የልብ እንቅስቃሴዎች እና የልብ ምት ፍጥነቶች." ተፈጥሮ 188 : 495–497 DOI:10.1038/188495b0. PMID 13729365
8. ሜሳሮቪች ኤም.ዲ.ሲስተምስ ቲዎሪ እና ባዮሎጂ. - Springer-Verlag, 1968.
9. "ለአዲስ ሆሊዝም ማለት ነው።" ሳይንስ 161 (3836)፡ 34–35። DOI:10.1126/ሳይንስ.161.3836.34.
10. ስርዓቶችን በመስራት ላይ. በኤፕሪል 16፣ 2012 ከዋናው የተመዘገበ።
11. ጋርድነር, ቲ.ኤስ.; ዲ በርናርዶ ዲ፣ ሎሬንዝ ዲ እና ኮሊንስ ጄጄ (ጁላይ 4 ቀን 2003)። "የጄኔቲክ ኔትወርኮችን ማስገባት እና የተግባር ውህዶችን በመግለፅ መግለጫ መለየት." ሳይንስ 301 : 102–1005 DOI:10.1126/ሳይንስ.1081900. PMID 12843395.
12. di Bernardo, D; ቶምፕሰን ኤምጄ፣ ጋርድነር ቲኤስ፣ ቾቦት ሴ፣ ኢስትዉድ ኤል፣ ዎጅቶቪች ኤፒ፣ ኢሊዮት ኤስጄ፣ ሻውስ ሴ እና ኮሊንስ ጄጄ (መጋቢት 2005)። "የተገላቢጦሽ ምህንድስና የጂን ኔትወርኮችን በመጠቀም በጂኖም-ሰፊ ሚዛን ላይ የኬሞጄኔቲክ ፕሮፋይል." ተፈጥሮ ባዮቴክኖሎጂ 23 : 377–383 DOI: 10.1038 / nbt1075. PMID 15765094.

ዊኪሚዲያ ፋውንዴሽን። 2010.

በሌሎች መዝገበ-ቃላቶች ውስጥ “የስርዓት ባዮሎጂ” ምን እንደሆነ ይመልከቱ፡-

ይህ ቃል ሌሎች ትርጉሞች አሉት፣ ባዮሎጂ (ትርጉሞች) ይመልከቱ። ባዮሎጂ (ግሪክ፡ βιολογία βίο፣ ባዮ፣ ሕይወት፤ ሌላ ግሪክ፡ λόγος ትምህርት፣ ሳይንስ) የሳይንስ ሥርዓት፣ የጥናት ዓላማዎቹ ሕያዋን ፍጥረታት እና ከ ... ... ውክፔዲያ ጋር ያላቸውን ግንኙነት ነው።

Fossil Archeopteryx ተገኝቷል ... ዊኪፔዲያ

ይህ ጽሑፍ ሙሉ በሙሉ እንደገና መፃፍ አለበት. በንግግር ገጹ ላይ ማብራሪያዎች ሊኖሩ ይችላሉ. አጠቃላይ ባዮሎጂ (ኢንጂነር ጄኔራል ባዮሎጂ ... ዊኪፔዲያ