系统生物学定义
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇系统生物学定义范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
系统生物学定义范文第1篇
1．对于两个数a与b，规定ab=a×b－(a＋b)。试计算35。
2．设a*b=，那么求5*（2*8）。
3．
如果1*5=1+11+111+1111+11111，2*4=2+22+222+2222，3*3=3+33+333，4*2=4+44。那么7*4=？210*2=？
4．定义运算为，如果3（5）＝3，求。
5．对于任意的整数与定义新运算””：=
(其中是一个确定的整数)．如果12=2，则29=_______。
6．找出下列各数列的规律，并按其规律在(
)内填上合适的数：
(1)18，20，24，30，(
)；
(2)11，12，14，18，26，(
)；
(3)2，5，11，23，47，(
)，(
)。
7．按一定规律排列的一列数依次为…按此规律排列下去，这列数中的第7个数是________。
8．观察如下图的点阵图和相应的等式，探究其中的规律：
（1）在④和⑤后面的横线上分别写出相应的等式；
9．用黑白两种颜色的正方形纸片，按黑色纸片数逐渐加1的规律拼成一列图案：
请问第n个图案中有白色纸片的张数为（
）。
A．4n+3
B．
3n+1
C．n
D．2n+2
10．已知一列数：1,-2,3,-4,5,-6,7…将这列数排成下列形式：
第
1
行
1
第
2
行
-2
3
第
3
行
-4
5
-6
第
4
行
7
-8
9
-10
第
5
行
11
-12
13
-14
15
…
…
按照上述规律排列下去，那么第
10
行从左边数第
5
个数等于(
)
A．50
B．-50
C．60
D．-60
课后练习
1．将新运算“*”定义为：a*b=（a＋b）×（a－b）。求27*9。
2．设p、q是两个数，规定pq＝p2+（p－q）×2。求30（53）。
3．如果2*1=，3*2=，4*3=，那么（6*3）÷（2*6）=？。
4．规定
(、均为自然数，)，如果，求。
5．小说《达芬奇密码》中的一个故事里出现了一串神秘排列的数，将这串令人费解的数按从小到大的顺序排列为：1,1,2,3,5,8…，则这列数的第9个数是
.
6．找出下列各数列的规律，并按其规律在(
)内填上合适的数：
(1)12，15，17，30，
22，45，(
)，(
)；
(2)
2，8，5，6，8，4，(
)，(
)
7．已知：，，，…若（a、b为正整数），则a＋b＝_________。
8．观察左下列图形：它们是按一定规律排列的，依照此规律，第8个图形共有
枚五角星。
9．图中每个大三角形中白色三角形的排列规律，则第5个大三角形中白色三角形有
个。
10．自然数按一定的规律排列如下，从排列规律可知，99排在第几行第几列呢？
第1列
第2列
第3列
第4列
第5列
…
第1行
1
4
9
16
25
…
第2行
2
3
8
15
24
…
第3行
5
6
7
14
23
…
第4行
10
11
12
13
22
…
第5行
17
18
19
20
21
…
…
…
…
…
…
系统生物学定义范文第2篇
[关键词] 炎症性肠病；基因共表达网络；溃疡性结肠炎；克罗恩病
[中图分类号] R574.1；Q933 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）09-0035-04
Construction and analysis of gene co-expression network of inflammatory bowel disease
YE Hua1 LIU Huiwei2 HUANG Shiliang1 ZHANG Xuesong1 HUANG Sha1 GAO Zhiqiang1 LIU Wei3 SONG Yufei1
1.Department of Gastroenterology， Ningbo University Affiliated Ningbo Medical Center Li Huili Hospital， Ningbo 315040，China； 2.Ningbo University School of Medicine， Ningbo 315211， China； 3.School of Life Science， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China
[Abstract] Objective To analyze inflammatory bowel disease（IBD） including Ulcerative colitis（UC） and Crohn's disease （CD） by using the systematic biology of co-expression networks，and to provide important information for disease mechanism research and drug development. Methods A total of 212 IBD RNA-Seq data in the public database were chosen as the study subjects. Construction of gene co-expression network was carried out by weighted gene co-expression network analysis （WGCNA） and the module data was analyzed by database for annotation， visualization and comprehensive discovery.The possible therapeutic drugs were screened using the drug-treated connectivity map （CMAP）. Results （1） A total of 12 biologically significant cofactor gene modules were identified. The function of the module was related to the biological processes such as immune response， angiogenesis， transcription， translation and energy metabolism， and the key node gene of each module was excavated； （2）There were significant differences in amino acid metabolism， O-Glycan synthesis， angiogenesis， B cell receptor signaling pathway between UC and CD； （3）12 kinds of potential treatment drugs were excavated. Conclusion The IBD gene functional modules were identified for the first time. These modules may represent the main characteristics of the disease and provide important theoretical basis for disease mechanism research and drug development.
[Key words] Inflammatory bowel disease； Gene co-expression network； Ulcerative colitis； Crohn's disease
炎症性肠病（Inflammatory bowel disease，IBD）主要包括溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn’s disease，CD），其发病机制尚未明确[1]。我国CD发病率超过0.03%，UC的发病率逐年上升[2，3]。IBD是多基因控制和环境影响共同作用导致的疾病，传统的单基因研究方法不能提供基因表达全景图，限制发病机制研究和有效药物开发。二代测序技术的发展，使得获得精确的基因表达数据成为可能，优于传统的基因芯片技术，为在系统水平研究IBD相关特征提供了支持。
使用谷歌学术等搜索引擎，发现应用基因共表达分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis，WGCNA）方法分析IBD二代测序数据的研究未见报道[4]。Costello等[5]对21个IBD样本进行差异分析，发现细胞增殖基因在UC上调，渗透及结构相关基因在CD上调，但未分析UC和CD间的差异；Granlund等[4]分析103个基因芯片数据，认为UC和CD间没有显著差异；Fang等[6]对公共数据库中儿童IBD及小鼠模型数据进行转录组分析，发现了一些共同的差异基因。最新研究发现，UC和CD间lncRNA的表达差异，其样本量也较少[7]。上述研究样本少，分析方法基于基因表达差异。本研究利用WGCNA的方法把上千个基因降维到若干个模块，首次构建IBD的基因共表达网络，将其模块化、简单化，这些模块代表IBD相关的生物学功能并利用大规模药物的基因表达谱数据CMAP，筛选可能的治疗IBD药物。
1 材料与方法
1.1 数据准备
从NCBI的GEO数据库下载（http：//ncbi.nlm.nih.gov/geo）GSE57945数据集，共有212个GSM文件来自UC和CD患者纳入分析。数据来自Illumina HiSeq 2000测序平台的单端测序数据，利用TopHat进行比对，Avadis NGS软件进行定量（version 1.3.0，build 163982，Strand Scientific Intelligence Inc.）得到基因表达值（kilobase per million mapped reads，RPKM）。此数据用于后继的基因共表达网络构建。
1.2 共表达网络构建的参数设置
在R语言（Ver.3.2）下运行WGCNA包（Ver.1.51），进行基因共表达网络的构建与模块鉴定。为了获得有效的共表达网络，只选取表达值FPKM值大于5，且变异系数大于10%的基因进行网络构建，共6423个基因。基因共表达网络构建采用的参数如下：networkType=’signed’，softPower=12，minModuleSize =30，deepSplit=1.每个模块的稳定性以对212个样本数据进行1000次随机抽样106个样本，并计算随机抽样得到的模块基因连接度，抽样得到的连接度与原来的连接度进行相关分析，得到相关系数，抽样获得的1000个相关系数以均数±标准差（x±s）表示。
1.3 功能富集分析
共表达网络模块内各基因利用Database for Annotation，Visualization and Integrated Discovery（DAVID 6.7，https：//david-d.ncifcrf.gov/）在线工具进行基因本体（Gene Ontology，GO）及京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路分析。在DAVID中，条目的富集程度定义为Benjamini校正后的Fisher精确检验P值。
1.4 药物表达谱分析
从Broad Institute CMAP下载药物处理细胞株的表达芯片数据，Affymetrix Expression Console软件分析，得到表达矩阵，将其映射到IBD共表达模块，得到模块的基因表达值ME（module eigengenes），根据ME值大小初步对可能的治疗IBD药物进行筛选。
2结果
2.1 成功构建炎症性肠病的基因共表达网络
本研究构建了炎症性肠病的基因共表达网络。WGCNA方法可以检测出14个稳定的共表达模块，每个模块内的基因具有相似的表达模式。为了证明这些模K具有稳定性，采用随机抽样的办法，对抽样前后每个模块内基因的连接度进行相关性分析，得到结果如表1所示。所有模块的基因连接度相关性均值大于0.9，稳定性最高的为模块14，最低的为模块7。
2.2 每个基因共表达模块执行不同的功能
为了解每个共表达模块对应的生物学功能，对其进行功能注释。利用在线分析工具DAVID，获取每个模块最为显著GO或KEGG注释条目（表2）。因此，炎症性肠病的共表达基因功能可以分解为这些相对独立的模块，几乎每个模块都和特定的生物学过程相关。比如，模块12和血管生成相关，其编码蛋白质主要分布于细胞外基质。模块14参与翻译，主要是细胞质中核糖体蛋白编码基因。
2.3 炎症性肠病节点基因
在网络中，处于中心位置的基因一般具有更为重要的功能。共表达网络中处于中心的基因具有高的连接度。基因的连接度越高表明该基因在模块中的重要性越大。通过连接度大小对基因的相对重要性排序，为实验验证基因功能提供信息。
2.4 共表达模块在克罗恩病和溃疡性结肠炎中的表达差异分析
利用WGCNA分析得到的每个模块的表达值，对12个共表达模块在炎症性肠病行了分析，发现有4个模块在克罗恩病和溃疡性结肠炎中存在差异（P
2.5 共表达模块可以用于治疗药物的发现
为了进一步验证这些共表达模块的重要性，使用药物处理细胞系的基因芯片数据进行分析，得到每个模块在不同药物处理中的表达值，根据表达值大小可以进行排序，筛选潜在的治疗药物。
3 讨论
WGCNA已经被多个研究证明是有效的基因共表达网络构建方法，大量文献无法一一列举[8]。其应用于人脑转录组分析，发现对应于不同脑区域的共表达模块[9]。肿瘤中，WGCNA分析鉴定到了所有肿瘤细胞株保守的基因表达模块，并具有临床意义[10]。本文也采用该方法，对IBD二代测序转录组数据分析，获得了14个基因共表达模块，其中12个模块具有明确和显著的生物学功能。传统的基因芯片分析方法一般是寻找差异基因，或者多组数据进行ANOVA分析；当实验数据成千上万时，实验条件也是千差万别，使得人们难以入手分析；而WGCNA方法可降维数据，把上千个基因浓缩为数十个有用的模块信息，弥补了常规分析方法的缺陷[11]。此外，获得的模块基因连接度信息可以为后继实验研究的候选基因筛选提供重要性信息，一个模块中的高连接度基因往往发挥更为重要的作用[12]。本研究为实验研究者提供了重要信息。
本文鉴定到的14个共表达基因模块，其中12个具有明确的生物学功能。从系统生物学角度来说，可以用这些功能模块来描述IBD相关的生物学功能，主要可分为免疫应答、能量代谢、转录和翻译等四大类（表2）。这些特征和已经报道的IBD异常功能是相一致的。动物模型的研究表明肠道上皮细胞发生免疫应答，导致抗炎和促炎失衡是IBD的可能机制[13]。IBD患者对能量需求比正常人高[14]，这可能和炎症组织蛋白质合成增强有关[15]。另外，UC中经常有溃疡发生，因而机体有血管生成的应答[16]，但这可能和炎症是相关的。我们鉴定到了血管生成基因的表达在UC和CD间是有差异的，而以往的规模较小的数据分析中往往认为二者没有显著差异[4]或样本量较少[6，7]而缺乏效能。这提示UC和CD可能是2种类似但不同的疾病，其治疗上也应该有所区别，同时也说明WGCNA方法的有效性。但是，需要更大规模的患者数据来确认这个结果。
本研究为了进一步验证这些模块的重要性，利用已有的药物芯片数据进行进一步的药物挖掘。在药物处理细胞表达数据集中进行了初步的药物筛选，发现部分模块受药物作用影响。已有研究利用生物信息方法IBD的药物进行重新发现，其中有些药物是用于治疗消化道肿瘤用的[17]。我们发现模块12（和血管生成相关）表达最低的是伊立替康处理的细胞，伊立替康可能会抑制血管生成，主要被用于结直肠癌伴IBD患者的治疗[18，19]。模块13（和免疫应答相关）表达最低的是曲古抑菌素A处理的细胞，曲古抑菌素A是一种组蛋白乙酰化酶抑制剂，可以抑制肿瘤细胞炎症，也具有治疗IBD的潜能[20]。这也为利用已有药物治疗IBD研究提供一定信息。后续的实验研究可以优先考虑这些药物治疗的动物实验。
综上，本文利用最新的系统生物学方法分析了IBD的基因共表达模块，这些模块反映了IBD的生物学特征，进一步利用药物芯片数据库挖掘潜在药物，为相关研究人员进行发病机制和药物治疗研究提供宝贵信息。
[参考文献]
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系统生物学定义范文第3篇
中医认为“证”是病的某一阶段的主要矛盾的概括，它受病的基本矛盾的干扰，两者之间存在不可分割的联系。因此，证候诊断离不开具体疾病的诊断，证候诊断的规范化研究应采用病证结合的研究思路，这样才能对疾病过程中各个发展阶段的证候作出正确的诊断，才能将中医的证候演变规律更清晰地凸现出来。由于相对于中医学病名而言，西医学病名往往诊断明确，机制比较清晰，所以应选择西医诊断明确，而中医治疗有优势，又严重威胁人类健康的临床常见病和多发病，采用西医辨病，中医辨证，以病为经，以证为纬，病证结合的研究思路。“方”与“证”密切相关，方由证立，证随方名，方能测证，证能验方。很多有效的经方、名方是结合了中医理论精华和长期临床实践经验配伍而成，与其特定的证候有较明确的对应关系。而且，临床疗效是临床医学的核心和关键问题，证候分类在一定程度上应建立在方剂疗效观察的基础上，通过以方测证还可以对“证”进行动态的研究。所以，有课题组提出“以候为证，以象为素，病证结合，方证相应，是建立辨证方法新体系的依据”［2］;也有学者提出“围绕证候病机及其与疾病和方剂的相关性这一中医证候研究的重要科学问题，突出中医学思维特征与现代科学设计融合的研究思路，以方剂干预治疗效果作为比较参照系统，基于中医以方测证的逆向思维的认‘证''''方法，不断积累、完善，由此构建出具有坚实临床科学基础的证候标准，应该是病证结合研究的重要发展方向之一”［3］。但是，近10多年来，由于对“方证相对”的理解存在歧见，故有学者提出“以方测证”作为一种证候研究的方法并不可行。有的认为:每个汤方都有相对应的证，只要有此证即可用此汤方，常称为“汤证”，汤证（方剂辨证）不同于八纲、病因和脏腑辨证，是指以汤辨证，相符即可应用，其实质是找出汤方的适应证［4］。有的引用柯韵伯《伤寒来苏集》的话说:“合是证便用是方”，即某证只能用某方，某方只能治某证，处方用药必须与病证对应，才能取得最佳的临床效果［5］。这种观点后来被研究《伤寒论》的学者们继承下来，被概括为“有是证用是方”。持有这种观点的学者们认为“方证相对”及“以方测证”不能对“同证异方、同方异证”的现象作出合理的解释，应改称为“方证相关”。还有学者认为“方证相对”应理解为“对症治疗”、“方病相对”等等。朱邦贤教授在分析上述观点后则提出，中医所讲的“方证相对”是指方剂的药物组成与配伍，与其主治病证所内寓的基本病机具有高度的针对性或相关性［6］。应当明确的是，“方证相对”中的方证或汤证，是指某方与某一特定病证间所存在的直接对应的主治关系，这一关系是建在该方内涵的“理”（该组方所针对的基本病机）和“法”（根据基本病机所确立的治疗大法或具体治则）之上的。笔者是这样认为的:“方”与“证”密切相关，如朱教授所述两者是通过理与法相关联，但由于关联的程度不同，可以是多方对应于一证，也可以是一方与多证对应，其对应的程度取决于临床疗效，所以，根据临床疗效可以求得最佳对应的方证，以最佳对应的“方”来测最佳对应的“证”，这是目前证候诊断规范化研究的主要思路。
2在文献调研、专家咨询及病例回顾的基础上，遵循临床流行病学原则，进行多中心、大样本的临床前瞻性研究，运用循证医学的研究方法对证候诊断标准进行系统评价和完善，是证候诊断规范化研究的重要途径
早期的中医证候诊断规范化研究是以文献调研与专家咨询为主要途径。所以，由此而建立的证候诊断标准必然会受到医者水平、学术流派等影响，出现标准之间互不相同的现象。临床流行病学的核心内容是设计、衡量和评价（design，measurement，evaluation，DME）。它把群体作为研究对象，强调在临床医学研究中应用科学的方法学，强化科研设计，排除各种偏倚和干扰因素的影响，确保研究结果的真实性和研究结论的可靠性。所以，为提高证候诊断规范化研究的科学性、客观性和准确性，应在文献调研、专家咨询和病例回顾的基础上，遵循临床流行病学的原则，开展多中心、大样本、前瞻性的临床研究。循证医学（evidence-basedmedicine，EBM）则强调从系统研究中获取证据，并重视临床实践中个人经验与系统研究中获得的科学证据相结合，对患者个体做出合理的临床医疗决策，是临床流行病学和现代信息学与临床医学结合的典范。赖世隆教授［7］评价说:“临床流行病学和循证医学是当今医学界公认的进行临床研究最为科学的方法学。”所以，应该运用循证医学的研究方法对证候诊断标准进行系统评价和完善，包括对证候诊断标准建立方法和研究质量、诊断标准的诊断效能和诊断标准在临床应用中的系统评价［8］。但运用EBM与DME方法时需要克服样本量大，时间周期长等困难，解决出版偏倚（发表偏倚）、伦理和资金等问题。
3加强四诊客观化研究，在系统生物学的引领下，开展组学研究是证候诊断规范化研究的重要环节
由于受历史条件的限制，以经验为基础的中医学缺乏还原论的研究方法。所以，它无法解释系统内部的组成成分和相互作用的关系，不能对信息进行量化。因此，必须将中医思辨性的经验描述和宏观性概括过渡到高层次的分析与综合相结合，这是中医学现代化的必由之路，其实质是解决客观化与定量化问题［9］。
3.1加强四诊的客观化研究中医“证”是对临床信息进行全面分析后得出的概括性结论。这个结论能否反映疾病的本质，关键在于通过四诊所获得的信息资料是否准确、真实和科学，以及医生分析、综合的思维结果是否合乎疾病发展的实际。受古代条件的限制，医生只能依据感觉器官，通过望、闻、问、切来获取临床信息。所以，信息收集过程中主观性很大，影响了研究结论的真实性和可靠性。为加强四诊的客观化，学者们做了大量的研究工作，如利用内窥镜、显微镜、现代影像技术等扩展医生望诊的范围和深度;研制了多种舌诊、脉诊仪器，使人们通过仪器“望舌”、“切脉”时能直接读数，定性、定量地进行分析;利用先进的化学技术，对气味进行分离研究;尝试制定问诊方案与步骤，使问诊科学化、程序化等等。但研究与临床实际应用还有很大的差距，如研制的舌诊仪、脉诊仪获取的信息量不够，欠灵敏;有些四诊信息，如病人的感觉，本身就是病人的一种主观体验，很难利用仪器设备来测定等等。所以，如何借助现有的科学技术来客观地采集分析中医临床信息还需要进一步探讨。
3.2在系统生物学的引领下，开展组学研究宏观辨证是中医的传统辨证方法，它是根据“知内揣外”、“有诸内必形诸外”的观点来认识和诊断疾病的。从理论上说在宏观辨证的基础上，慎重地选用一些现代医学的微观指标可以使中医证候诊断由定性转变为半定量或定量，从而提高其客观性，并且，拓宽和加深传统“四诊”的视野，丰富辨证论治的内涵，为中医在“无症可辨”的情况下提供一定的辨证依据。为此，现在及以往的中医证候诊断规范化研究是采用西医还原论的研究方法，从整体、细胞、分子水平，从理化、免疫、代谢、微量元素等方面来筛查与中医证型相关的微观指标，分析其内在的相关性;研究同一疾病不同证型的微观指标的异同，不同疾病同一证型的微观指标的异同，来寻求中医“证”的共性与个性指征;对证型的主要症状的特征进行现代医学阐释等等。但研究结果只发现某些指标与某些病证有某种相关性或提示性，相关的程度及提示的准确与否并不清楚。而且，随着研究的广泛深入，很多指标的特异性逐渐被否定，许多观察指标随着观察者的不同而出现矛盾的结果。由此可见，采用西医的还原论方法来研究中医，则中医的整体性和个体化诊治的特点就会被破坏，反而阻碍了中医的发展。因此，今后不宜再把寻求诊断某一证型的特异性指标作为研究重点，而应该从多层次、多角度来研究某证型的指标群。有研究认为参考现代心理学行为功能量化及生命质量量化等评分方法，可以对症状、体征进行等级积分，对证候辨证进行半定量化的分析［10］;通过对中医临床症状、体征分级记分，采用相加计数法、累积记数法、分类记数法等方法进行指征积分的记数，然后根据指征的出现率和指征积分数的高低，并适当考虑临床实际，对证候进行计量诊断。还有学者在半定量的同时引入统计学权重的概念［10］，经过统计学处理，以不同权重来反映不同症状体征的主次，又以不同积分反映症状体征的轻重程度变化，对证候进行定性与定量（等级）相结合的计量诊断。但目前的这些研究思路与方法都无法真正实现证候的量化诊断。系统生物学由LeroyHood创立，是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、mRNA、蛋白质等）的构成及在特定条件下这些组分之间的相互关系的新兴学科。生命科学的研究重点已经开始从还原论研究转向系统论研究，系统生物学的发展将引领医学进入新的疾病诊治模式，推动医学进入预测医学、预防医学和个体化医学的新时代［11］。中医学的整体观、治未病观、辨证论治和方剂配伍等理论与系统生物学的意旨具有相通之处。钱学森曾说:“系统论是还原论和整体论的辩证统一。”所以，系统生物学的发展可以弥补中医的缺陷，中医证候研究应在系统生物学的理论和方法的引领下，综合数学、信息科学和生物学等多学科知识，在基因组、mRNA组、蛋白质组和代谢组等各个层面开展组学研究，通过数据的整合，来建立证候的诊断模型，精确、量化地预测证候［12］。
4数据挖掘技术及计算机智能的发展为证候诊断规范化研究提供了强有力的技术支持
数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中提取出潜在的、有价值的知识（模型或规则）的过程，也称为数据库中的知识发现。中医证候和证之间没有明确的函数关系，只能在大量的文献资料及临床资料中进行数据挖掘。数据挖掘所涉及的学科领域和方法很多。
4.1引入复杂性科学理论对证候进行降维升阶处理，寻找证素应证组合的演变规律中医证候涉及复杂生命现象的功能、整体和动态层面，它具有典型的开放性、层次性、涌现性和高维性特征，所以，中医证候诊断系统是一个非线性的、多维多阶的、可以无限组合的复杂巨系统。引进复杂性科学理论，通过证候的降维升阶处理则能解决变量间的多重共线性和非线性关系。张志斌等［13］由此而提出建立辨证方法新体系的设想，即通过证候要素的提取，将复杂的证候系统分解为数量相对局限、内容相对清晰的证候要素，然后通过各证候要素间的组合、证候要素与其他传统辨证方法系统的组合等不同的应证组合方式，使辨证方法体系不再是各种具体证候单纯联系组合的线性平面，而具有复杂的多维多阶立体交叉的非线性特征。如1991年列入国家科委科技攻关项目的“中风病证候学与临床诊断的研究”课题组所建立的“中风病证候诊断标准”，就是一个降维升阶工作的较好范例［14］。目前这方面研究还仅仅局限于临床具体病种，需要加强中医证候临床研究与基础研究的合作。
4.2引入模糊数学与粗糙集理论模糊数学的创始人查德曾指出:当系统的复杂性日益增长时，找出系统特性的精密而有意义的描述的能力将相应降低，直至达到这样一个界限，即精密和有意义（或适当性）变成两个互相排斥的特性。中医作为一个复杂系统，其证候在某一特定时期或阶段的表现可以是典型的，但在大多数情况下，证候表现却是不典型的，具有一定的模糊性。亦有学者认为“证”是一种模糊集合元，主要表现为:证的有些症状其性质、状态是不能精确断定的，“证”所包含的内容与各个症状所包含的内容，不是一个简单的整体与部分之间的关系，而是一个统一体与个体之间的集元性关系［15］。所以，根据模糊数学的原理，认为“证”是一个模糊概念，可以使用模糊数学中的“隶属度”来刻划，进行量化分析，确定“证”的模糊集合中某些症状隶属于某证的程度，从而建立起“证”的数学模型［16］。粗糙集理论是继模糊数学理论之后的又一种处理不精确和不确定问题的数学方法。它是波兰学者Z.Pawlak在20世纪80年代初提出来的。近年来，已有学者尝试将粗糙集理论引入到中医证候诊断的规范化研究中，如秦中广等［17］利用粗糙集理论建立了中医诊断类风湿的模型。他们还将该方法与模糊数学方法进行了比较，发现前者的诊断正确率远远高于后者。随着粗糙集理论的发展，它还可以与诸如模糊识别、神经网络等技术相结合。
4.3多元统计分析方法多元分析，即多因素分析，它主要是探讨高维数据的内在规律。在以往的研究中，研究者通常是通过临床流行病学的方法收集患者的症状，并根据传统的辨证理论对每个病人进行辨证，确定为“某证”，然后采用判别分析和回归分析（常用如Fisher判别方法和Bayes判别、逐步线性回归分析、Logistic回归分析等）建立函数方程，并进行回代检验。但这两种方法都无法消除获得应变量（Y）值时的经验性和主观性;同时还必须基于各变量的作用与其他变量无关，各变量的作用可以叠加这不甚合理的假定前提下;所建立的证候和证之间的关系只是一种简单线性描述;二者的Y值都只是简单的A与非A的类别区分，不可能进行轻重程度的等级划分等。之后有学者提出将聚类分析、主成分分析及因子分析等多元统计方法应用于证候诊断的规范化研究。聚类分析又称集群分析，可以将随机现象进行归类。主成分分析法和因子分析法可通过寻求少数的几个变量（或因子）来综合反映全部变量（因子）的大部分信息。以上几种统计方法都可以实现证候的降维，有利于疾病证候分类中主、次症（征）及特征性表现的提取，有利于发现疾病调查群体中各类证候的症状、体征的组合及变化规律等等。在因子分析的基础上，再通过方差最大化正交旋转则能简化和明确对因子的解释。但是聚类分析在定义指标间或样品间相似性的度量时存在主观性，根据空间上的“距离”或形状上的相似性，对对象（指标、样本）进行刚性分割，它不能把同一个对象在不同的类别中体现出来，而且，它不能对多边关联同时进行分析。主成分分析要求资料为计量资料，且各主成分之间互不相关，同样也不可能有症状轻重程度的划分。因子分析则要求“公因子或共性因子”和所有变量均有关系，且是一种线性关系。另外，如何看待舍去的其他成分及特殊因子还需要作进一步探讨。通过以上分析可以发现，单独使用上述几种统计方法都会暴露出诸多不能克服的问题。因此，需要将多种统计方法联合运用以取长补短，提高结果的可靠性。但证候诊断规范化研究到底选用哪些多元统计方法，如何进行联合应用，还在不断探索之中。
4.4结构方程模型结构方程模型属于隐变量分析方法，是近年来在统计领域发展十分迅速的一个分支。它主要是运用统计学中的假设检验对有关现象的内在结构理论进行分析。即研究者可根据专业理论知识提供变量间存在的内在关系即先验关系，应用图形来表示变量间存在的直接或间接作用，然后检验所假设的模型与数据资料的拟合程度。如果拟合优度好，则认为变量间所假设的关系是成立的;反之，则拒绝原假设。利用结构方程模型分析方法可以将隐变量和直接测变量一并考虑，并且，可以对变量的测量误差及其方差作出估计。所以，设想通过结构方程模型可以建立一种比较客观的、定量的证候诊断标准，目前正处于试验阶段。
4.5计算机智能从复杂系统科学角度来看，证候是建立在广义症状集（包括以四诊信息为代表的宏观子集和以现代生物学特征为代表的微观子集）上的映射，广义症状之间交互作用，形成了一个复杂的动态演化系统，这类动态系统及其演化过程从理论上说可以通过计算机智能来实现。计算智能（com-putationalintelligence，CI）是利用计算机技术来模仿人类和其他生物对非线性、不完全、不精确和不确定的信息进行智能处理的技术，具有良好的容错性、鲁棒性和高精度等综合技术优势。计算智能主要包括:（1）用于模仿生物种群进化过程的演化计算，如遗传算法、演化策略、演化规划、遗传程序设计等;（2）模仿大脑思维的高层次结构的人工神经网络（artificialneuralnetwork，ANN），近年来在ANN基础上还提出了用于中医证候诊断的神经网络———径向基函数（radialbasisfunction，RBF）神经网络及基于聚类分析的RBF神经网络。已有学者通过对基于聚类分析的RBF神经网络所建立的中医证候诊断模型的检验，验证了其用于中医证候诊断的可行性和有效性［18］;（3）模仿低层次大脑结构的模糊系统。以上这三者都是仿效生物信息处理模式以获得智能信息处理功能的理论和技术，目标相近而方法各异，将三者交叉组成新系统则能达到取长补短、各显优势的效果。如用神经网络来构造模糊系统，集中了模糊控制技术和人工神经网络的双重优点，扩大了系统处理信息的范围;又如引入遗传算法构造综合性的模糊神经网络计算智能系统（fuzzyneuralnetworkscomputationalintelligencesys-tem，FNNCIS），可以形成与实际问题相吻合的中医证候诊断决策树等等。
5从定性到定量的综合集成方法将是证候诊断规范化研究的发展趋势
在20世纪80年代末，以钱学森教授为首的一批中国学者在系统科学研究的基础上，曾提出了“从定性到定量的综合集成法”［19］。在复杂系统的研究中，通常是科学理论、经验知识和专家判断力相结合，形成和提炼出经验性假设，这些经验性假设往往难以用严谨的科学方式证明，但需要经验性数据对其确定性进行检验，从经验性假设出发，通过定量方法得到结论，这一过程是一个人机结合综合集成的过程。中医学的模糊性、多变性、复杂性及隐匿性决定了中医证候诊断必须通过多学科的交叉渗透来完成。所以，将综合集成法运用到中医证候诊断规范化研究中则能实现把人的“心智”与计算机的高性能结合起来;把人的定性认识，上升到定量认识;把不同层次的知识（科学理论和经验知识）综合集成起来;把各种学科结合起来进行研究，把多种领域的科学知识进行综合集成;根据复杂巨系统的层次结构，把宏观研究和微观研究统一起来;充分利用计算机技术、人工智能、信息技术等高新技术。综上所述，证候诊断的规范化研究包括诊断的标准化、客观化及定量化研究，它除了必须遵循科学性、实用性、继承性等原则外，尚应体现辨证的系统性和发展性，证候的特异性和稳定性［20，21］。同时还要加强证候概念及专业术语的规范化研究。所以，这是一项非常复杂的工作，正如沈自尹教授［22］所总结的:“证”的研究难点在于:其一，证是一种功能态的，可以发展，可以转化;其二，证的概念应用亦较混乱，灵活性大，辨证可因人而异，只有凭医生的分析概括水平;其三，难以定性、定量，更难以定位。因此，只有通过不断的探索，完善现有的研究思路与方法，中医证候诊断的规范化研究才有望取得实质性的突破与进展。
【参考文献】
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14TheScientificResearchGroupofEncephalopathyEmer-gencyofStateAdministrationofTraditionalChineseMedicine.Adraftforthesyndromedifferentiationanddiagnosiscriteriaofstroke.BeijingZhongYiYaoDaXueXueBao.1994;17（3）:64-66.Chinese.国家中医药管理局脑病急症科研组.中风病辨证诊断标准（试行）.北京中医药大学学报.1994;17（3）:64-66.
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18LiJS，HuJL，YuXQ，etal.AresearchonRBFneu-ralnetworkbasedonclusteringanalysisintheapplica-tionofsyndromediagnosis.ZhongguoZhongYiJiChuYiXueZaZhi.2005;11（9）:685-687.ChinesewithabstractinEnglish.李建生，胡金亮，余学庆，等.基于聚类分析的径向基神经网络用于证候诊断的研究.中国中医基础医学杂志.2005;11（9）:685-687.
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系统生物学定义范文第4篇
“DNA元件百科全书”计划是继“人类基因组计划”后最大的国际合作计划之一。由美国国家人类基因组研究所(US National Human Genome Research Institute)、Wellcome Trust和欧洲生物信息研究所(European Bioinformatics Institute, EBI)组织，包括全世界11个国家80家科研机构35个小组的研究人员。
一、“DNA元件百科全书”计划内容
“DNA元件百科全书”计划主要目标是对人类基因组功能元件进行鉴定和分析，主要包括以下几个部分：
①运用人类基因组计划中成熟的方法和手段进行研究；
②(小规模)试点研究；
③开发高通量筛选和检测技术进行研究。
ENCODE团队试点计划目前已经基本完成，主要包括以下三方面的内容：①对编码的功能DNA进行鉴定和分类；对已存在的几种方法进行了测试和比较，严格分析了人类基因组序列中已被定义的序列。②阐明人类生物学和疾病之间的关系；③对大量鉴定基因特征的方法、技术和手段进行检测和评估。
ENCODE计划的研究对象包括：编码蛋白基因、非编码蛋白基因、调控区域、染色体结构维持和调节染色体复制动力的DNA元件。 到目前为止，ENCODE计划主要集中研究了44个靶标，共3000万个DNA碱基对。负责该计划数据整合和分析工作的欧洲分子生物学实验室主任EwanBirney说，“我们的结论揭示了有关DNA功能元件构成的重要原理，为从DNA转录到哺乳动物进化的一切过程提供了新的认识。”
二、“DNA元件百科全书”计划进展
ENCODE计划主要分为三个阶段进行：①利用目前的技术进行小规模实验（试点研究阶段），研究的重点主要是关于转录调节单元，转录调节序列，酶切位置，染色体修饰，复制起始原点的确定等方面。②技术开发阶段，这阶段主要关注没有被充分研究的功能基因。③实际生产阶段，该阶段主要将前面两个阶段的研究成果应用到对整个基因组的研究中。
2007年6月，ENCODE团队相继在《自然》（Nature）和《基因组研究》（Genome Research）上发表了29篇相关论文，报道了他们4年来努力的成果，即通过建立一个目录，详尽地描述1%人类基因组的全部生理功能基础。该结果高度肯定了鉴定和归类人类基因组功能元件的工程的成功，并且由于几项新技术的兴起，大量关于功能元件的数据被获得，这标志着技术发展阶段也获得了成功。
随着ENCODE计划初始阶段的成功，NHGRI在2007年9月投入了新的资金使ENCODE工程规模化，扩大到实际生产阶段对整个基因组进行研究，并伴随有中试研究。生产阶段中还具备数据整合中心和数据分析中心，数据整合中心用于追踪、存储和公布数据，而数据分析中心用于对数据进行综合分析。ENCODE研究者们获取的全部数据都会尽快公布到公共数据库中，项目数据整合中心的数据也是公开的。
目前ENCODE计划的成果亮点包括：确定了许多之前不为人知的DNA转录启动位点；了传统观点的认识，调控区域也有可能位于DNA转录启动位点的下游；确定了组蛋白（histones）变化的特定标记；加深了人们对组蛋白改变协调DNA复制的理解。
三、“DNA元件百科全书”计划意义
2003年人类基因组计划的完成仅仅标志着人类向着利用基因信息诊断、治疗和预防疾病的目标迈出了重要的第一步。这就好比我们只得到了人体的“使用手册”，但是如果要将这份手册用于疾病诊断和治疗，我们必须读懂这份手册。ENCODE计划首次系统地研究了所有类型的功能元件的位点和组织方式，对基因组计划的实际应用具有划时代的意义，为未来进一步认识整个人类基因组的功能蓝图开辟了道路。
首先ENCODE计划了传统的观点：即我们的基因蓝图(genetic blueprint)作为一群独立基因(independent genes)，漂浮在“垃圾DNA”(junk DNA)的大海上。事实上，人类基因蓝图的30亿个化学“字母”组成了一个极为复杂的网络，在这个网络中，基因、调控基序(regulatory elements)和其它DNA序列以一种人们尚未了解的重叠方式相互作用，共同着控制人类的生理活动。美国国家人类基因组研究所主任弗朗西斯?柯林斯(Francis Collins)将这些结果称之为“这是人类生物学上的一个里程碑”。他表示：“这种令人印象深刻的努力，已揭示出许多激动人心的意外，并为未来探究整个人类基因组功能图景开辟了道路。”
其次“DNA元件百科全书”加深了对哺乳动物基因组进化的认识。传统理论认为，与生理功能相关的重要DNA序列往往位于基因组中的“进化限制”（evolutionaryconstraint）区域，它们在物种进化过程中更容易保存下来。但是，最新的研究表明，大约一半人类基因组中的功能元件在进化过程中，不会受到很大限制。科学家认为，哺乳动物缺乏“进化限制”这一点很可能意味着，许多物种的基因组都囊括了大量的包括RNA转录副本在内的功能元件，在进化过程中，这些功能元件成了基因“仓库”。
科学家预言, ENCODE计划的研究将导致药物开发方面实质性的突破, 以使人类真正攻克癌症等顽疾。
总之，ENCODE计划产生了许多令人惊讶的发现，对于人类自身的生存和发展具有重大的意义，为未来进一步认识整个人类基因组的功能蓝图开辟了道路。ENCODE计划破解人类疾病和生老病死之谜、解决人类健康问题，对生命科学的研究和生物产业的发展具有非常重要的意义, 它为人类社会带来的巨大影响是不可估量的。科学共同体有必要重新考虑长期以来对于基因和基因组功能的认识，这将对与人类疾病相关的基因序列研究产生重大的影响。
参考文献：
1．The ENCODE Project Consortium. 2004. The ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) Project. Science. 306: 636640.
系统生物学定义范文第5篇
关键词：生物学；核心概念；建构
中图分类号：G633.91 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）37-0211-02
一、引言
生物学是研究生命与生命活动规律的科学，生命科学中的“规律、原理和方法”都是借助于有关生物学概念得以表述的。所谓的概念是人脑对现实对象和现象的一般特征及本质特征的反映。因此，在生物学教学中让学生准确、深刻地理解并掌握概念，不仅是学好生物学的前提，也是发展学生智力和逻辑思维能力的必要条件。生物教师有必要重视概念教学，运用有效的策略帮助学生正确理解和运用概念，进而运用生物学原理、规律解决生产和生活实践中的有关生物学问题。
二、核心概念教学的学情背景
初中生物学是孩子真正意义上接触到系统生物学知识的学科。虽然学生在生物学上的生活感性经验丰富，但其透过现象看本质和分析问题的能力是有限的。对于刚升入初中的学生来说，能够对生物学产生兴趣，形成系统的生物学知识，为将来高中的学习打下坚实的基础，核心概念的教学显得尤为重要。从思维特点上看，学生的抽象思维开始占优势，但仍然是偏重于经验型的。因此，教材内容的选择既要充分考虑学生已有的知识和经验，注意与有关课程的衔接，又要难易适度，避免给学生造成过重的学习负担。从学习动机上看，学习兴趣是积极探究某种事物或从事某种活动的意识倾向。它是构成中学生学习积极性的最重要的心理因素，是推动人们认知活动的内部机制。所以教学中面临的首要任务是激发他们浓厚的科技活动兴趣，使他们真正喜爱这些活动，又要在学习活动中有效地提高他们的兴趣水平，培养他们形成科学志向（科学态度和科学精神）。关于核心概念的教学，首先还是要以吸引学生的兴趣为原则着手教学。从实施过程上看，教师都要反复思考这样的问题：通过这个教学单元，教师最终希望学生知道什么、理解什么和能够做什么？教师要怎样才能实现教学目标？教师要不断地根据基本问题设计教学活动、学习活动和评价活动，使学生参与基本问题讨论和过程学习。当然，这些活动和过程要有助于学生达到基本理解，最终完成知识建构，形成核心概念。
三、初中生物核心概念教学的课堂实施途径
初中生物学中在核心概念不会太难，但在每个单元中均有所涉及。例如，七年级的“生态系统”、“食物链与食物网”、“DNA”，还有八年级涉及的“先天”、“社会行为”，看起来似乎浅显易懂，但是对于初中生来说，概念的建构是需要讲究方法才能符合中学生的思维习惯的。教学可以直接给出概念，也可以让学生总结出概念。两种方法各有优势。不过初中学生的概念教学，必须符合渐进性原则，要符合初中生的年龄特征和研究能力的水平。遵循由浅入深、由简到繁、由近及远，由具体到抽象的规律进行教学。针对人教版初中生物七年级下册的《神经调节的基本方式——反射》的教学目标，关于“反射”的概念就是本课的围绕核心概念，以往是通过模型、比喻或模拟法可以让抽象问题更易理解和直观化。不过根据现有的学生的认知水平上，我们尝试了以下几种方法以达到教学目标。
（一）实践体验
“体验教学”就是从学生已有的生活经验出发，通过学生的亲身经历感受知识奥秘的一种学习方式，主要是通过观摩或直接使教学活动情景再现，使学生进入教学内容所描述的环境中进行学习、体验和感悟，从而得到知识经验的一种学习方法。
学生的思维是广阔的活跃的，尤其是在课外或生活中，他们较于成年人还多了一份好奇心，任何事物都很容易引起他们的兴趣甚至触动他们的心灵，他们总有着自己独特的感受和理解。生物学的很多概念都是与学生生活经验有关，能够在课堂上有目的地体验生活中他们因不熟悉而没有了解其奥秘的科学，不仅提高了学习兴趣也加深了对知识的深刻了解。而且这利用了场景再现，符合中学生的情景记忆规律。例如，笔者在讲解新课之前让学生配合教师完成一个小游戏：两名学生被蒙住眼睛，在没有被告知的情况下，伸手碰到热杯子，其他学生观察受试学生做出的反应。引导学生举出生活中类似的例子，说明人们会对外界的刺激产生相应的反应。导出“反射”这个名词，让学生再举一反三，并指导学生在课堂上合作完成膝跳反射。通过体验膝跳反射，真实感受人体简单反射的存在，激发学习热情。这时，教师对活动细节的指导，是保证活动顺利地开展的有效做法，学生对活动的说明与分析，不仅提高表达交流的能力，也培养观察分析问题能力。此时，学生对于“反射”的体验初步形成。
在学习“反射”这个概念以后，通过组织体验游戏，又一次点燃了课堂，引发学生应用本节概念解决问题的热情。这些都是通过体验形式达到学习掌握，并能够应用概念的效果。
（二）结合生活经验，教师点拨，总结共性，得出概念
以往的教学中，教师经常发愁：讲过的概念，虽然老师经常反复提到，但仍有同学不能掌握。那是因为，学生对这个概念的理解还仅仅停留在字面上的理解。不然发现，如果这个概念是他们自己总结而来的，他们不仅会有深刻的印象，而且也会体验学习的成就感与快乐，激发并维持学习兴趣。例如：在本节教学中，当学生通过膝跳反射等活动已经体验这种有规律的“反射”时，有必要利用类比的方式，举一反三地让学生发现生活中类似的例子，通过这些现象总结他们的共性，得出正确的，科学的表述方式，达到概念的形成。这种方式，也将科学与生活现象以一种严谨的形式紧密地结合起来。
学生的思维是发散的，需要让发散思维和严谨的逻辑推理找到一个结合点。要在时间与空间限制的课堂教学上发现这种联系，需要教师的问题的精密设置，步步为营，引导学生学会发掘相同的例子，并大胆推测总结众多例子的表象。因此，这种方法可以表述为通过具体生物学现象，利用实例和学生的经验引导学生进行观察、比较、辨别，对生物现象的共同属性、本质特征进行归纳概括，使学生形成正确概念。“反射”在教材中的定义是：人体通过神经系统，对外界或内部的各种刺激所发生的有规律的反应。本节课的具体方法是教师精心设疑，引导出学生对反射概念的总结归纳，同时，通过课本阅读，教师引导对核心概念中“外部”和“内部”刺激的理解，利用概念分析膝跳反射的刺激和有规律的反应分别是什么，并用习题进行反馈，达到对“反射”概念的掌握与应用。
（三）多形式的应用反馈
课堂的反馈学习不仅可以检验课堂的学习效果，还可以让概念的学习得到应用，达到“了解—学习—应用”的目的，教师在课堂上也能及时了解学生的掌握情况，及时补充相关的知识点。这种方式可以是多样化的，比如可以通过在了解概念的前提下，引导学生逆向思维地举出相关的例子，可以通过对相关问题的习题分析，使同一概念以不同形式对学生产生多次新刺激，帮助学生在课堂上尽可能地认识、理解并掌握应用这些概念，从而使学习过程变得轻松快乐、扎实高效。
例如，课堂上，在学生已经知道“反射”的概念的前提下，引导学生举出类似的例子，并尝试思考这些反射都是人生下来就具有的吗？教师利用图片情景补充例子，并引导知道反射分为简单反射和复杂反射。第一次反馈是以“吃到酸梅会分泌唾液”和教材中“望梅止渴的典故”为例，进一步理解简单反射和复杂反射，达到第一次反馈。在课堂上展示杨梅的图片，全班体验复杂反射，请学生表达感受，享受学习的乐趣。第二次反馈是利用习题：尝试区分简单反射和复杂反射。要学会判断这两个概念，首先学生要先判断是不是反射的行为，再根据简单反射和复杂反射的区分原则去判断。所以这样的习题，就是对核心概念的理解与延伸应用。
（四）图表归纳
概念教学应该达到的应用水平是在新的情境中使用抽象的概念、原理，进行总结和推广，建立不同情景下的合理联系等。当然我们不可否认概念教学还必须把握系统性原则，如果说思考的一般目的是为了“了解事态”，那么系统性的逻辑思维就是为了更快更好地“了解事态”。以问题串推进学生回顾本节学习，师生共同总结板书，提炼本节知识体系。课堂总结对一堂课来说至关重要，师生共同总节，也有利于提高学生对本课主要学习内容的再认识。
四、核心概念教学的原则
在这种核心概念教学的课堂实施中，教师遵循了学科知识内在的逻辑系统和学生的认识发展、知识积累和能力发展的规律，并且把握了以下几个原则。
1.兴趣性原则：激发学生的学习动机，为学习做最好的铺垫与指引。
2.创造性原则：学生的创造性包括许多方面，思维的独创性为其核心。思维的独创性，是人的一种宝贵的高品位素质，是指个体经过独立思考，独特和新颖地解决问题过程中表现出来的能力品质，它充分反映了人的主观能动性。举一反三就是一种实施性比较高的方式。
3.个性化原则：从心理学的观点看，“个性”和“人格”是两个具有同样含义的概念，都是对一个人的各种心理特征的综合，也即一个人的基本的精神面貌。优良的个性品质是促进能力发展和取得工作成就的重要条件，有个性才能有创造性。现代教育的价值观认为，教育就是要充实青少年的个性，发展学生健康个性，尊重学生的个性差异，使其获得健全和谐的发展。并且不同阶段，不同年龄的学生，其能力发展的差异程度也不同，教师应当学会面对差异的学生，实施有差异的教育，实现有差异的发展。课堂的学生体验，表达交流，不仅可以实现学生的表达欲望，发挥主观能动性，激发发散思维，还可以及时了解学生对知识的掌握情况。
五、结语
以上就是笔者在生物学核心概念教学中的一些体会和探索，基于学生的现实基础，对教师提出了较高的要求：教师不仅要在课前做好充分的准备，还要能够在课堂上根据学生的不同观点，不同见解做出灵活快捷的反应，以多种形式达到核心概念的建构。而如何准确定位教师在教学课中的角色，让教师变成真正意义上的参与者、引导者、合作者，如何处理好学生主动实践与教师有效指导的关系，将是我们要进一步探讨的问题。
参考文献：
