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生物化学系统的计算分析

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生物化学系统的计算分析

作者：佚名文章来源：化学工业出版社点击数：更新时间：2006-9-24 12:30:14

简介

本书结合PLAS软件，面向生化、遗传研究人员与生物工程技术工作者，讲解如何使用现代计算方法去分析复杂的生物化学系统。阅读学习本书，无需高深的数学基础。本书将数学背景与专业应用分开，在生化分析中直接引用数学结论，读者若觉得有必要，再去翻阅相应的数学知识。本书从生物化学系统建模开始就引入软件PLAS的操作，并将其贯穿计算机模拟、参数估算以及方法可靠性与灵敏度的分析。本书还详细研究了四个文献已有的实例，准确描述了生物化学系统数学建模的完整方法。

每章有练习并附部分答案和提示。本书还提供相关网址，可供查询数据资源。PLAS软件可以在互联网上下载。

本书可以作为生化工程专业、医药专业本科生、研究生的教材和参考书，也可供相关专业研究所、生产企业的工程师和技术人员参考。

引言1

简化论2

整合与重构3

未来5

第1章生化系统的图形表示法8

11图8

12变量和参数13

13构建正确的图所需的规则17

131列举所有影响系统的组分或组分库17

132列举所有相互作用与调节17

133以图的形式排列组分、库、相互作用和调节18

14正确图例20

141酵解作用20

142胰酶原的活化21

15不正确的箭头流程图21

16总结22

练习22

第2章生物化学系统的模型25

21变化28

22S系统33

221参数35

222S系统模型的性质37

23备选模型40

231幂函数表示法40

232化学计量网络模型41

233网络作为语言42

练习44

题外话44

微分方程的解是怎样进行的？44

为什么建立S系统方程式的秘诀奏效？46

对S系统描述的进一步说明47

物流的相对变化48

练习49

第3章从图形到方程50

31例子51

311线性途径的S系统表示法51

312带有产物抑制的线性途径53

313带分支点的途径54

314级联系统57

315双分子反应58

32约束的一般推导58

321双分子反应的约束59

322对分支点的约束59

323化学计量约束60

324守恒的质量60

33可逆途径61

34封闭系统和开放系统62

练习63

第4章计算机模拟65

41S系统方程的详细说明67

42模拟与计算机辅助分析70

43动力学71

431瞬态响应71

432一次性注射（Bolus）试验72

433持续变化73

434系统特性的修饰73

435相平面图74

436例子：带反馈的分支途径75

437控制性比较77

438例子：令人意外的简单途径77

44稳态分析80

441稳态浓度80

442对数增益81

443参数敏感度82

444稳定性83

练习84

题外话86

模型精炼86

库的压缩86

生产能力（产率）88

随时间变化的输入89

缓冲匣90

其他模型的精确类似情况91

蒙特卡罗模拟92

练习93

第5章参数估算95

51从稳态数据进行动力学阶的估算97

511动力学阶的直接试验测量97

512例子99

513对数增益的试验测量103

52由传统的速率定律估算动力学阶105

53速率常数的估算109

54注意事项113

55从动态数据进行估算114

551从动态数据直接估算115

552用斜率置换导数116

553瞬间响应123

练习124

题外话126

用于测定动力学阶Kacser和Burns法的数学解释126

在参数估算方面应用约束的两个例子127

第6章分析稳态求值128

61稳态方程128

62零稳态131

63矩阵符号表示法133

64正则S系统的稳态解法134

641无自变量的正则系统134

642包含自变量的S系统136

65非正则S系统的稳态解法137

66局部稳定性139

67转移时间144

练习145

第7章敏感度分析149

71增益的类型和敏感度149

711代谢物的对数增益150

712物流的对数增益154

713有关过渡时间的对数增益156

714代谢物浓度的敏感度156

72总和与连通性的关系164

练习167

题外话168

轨迹168

CMA模型中的敏感度分析168

练习173

第8章案例研究1酿酒酵母的厌氧发酵途径174

81发酵途径的特征174

82变量的定义176

83建立GMA方程177

84参数值179

841数据179

842糖的运输180

843己糖激酶步骤180

844葡萄糖6磷酸的降解182

845果糖16二磷酸的降解183

846丙酮酸激酶反应185

847ATP的动力学185

85S模型表示法186

851β2,1项与β2,2项的归并186

852S系统模型187

86模型分析187

87模型扩展191

88优化191

89物流的最大化193

练习195

第9章案例研究2盘基网柄菌属中三羧酸循环模型的诊断与精炼197

91背景197

92生物化学图200

93模型方程与参数值202

94模型的修饰212

95我们是否完成了？218

练习219

第10章案例研究3描述嘌呤代谢的序列模型220

101嘌呤代谢的生物化学221

102第1个模型222

103第2个模型223

1031方程的建立224

1032模型方程与分析228

1033修饰231

104第3个模型231

105第4个模型233

106“最终”模型233

1061过程236

1062模拟238

1063酶活性的改变239

107结论244

练习244

第11章案例研究4在灌注鼠肝中酵解糖原分解初始步骤的代数分析247

111图的构建247

112参数值249

1121数据249

1122约束251

1123动力学阶252

1124速率常数254

1125S系统方程254

113一致性与稳健性254

1131稳态解254

1132对数增益与敏感度255

1133扰动256

114使用符号的稳态分析258

1141稳态方程258

1142代谢物的对数增益260

1143物流的对数增益261

1144迁移时间（Transition time）264

1145速率常数敏感度265

1146动力学阶敏感度268

115结语269

练习269

第12章结语超越生物化学以外的正则建模271

121生物应用272

1211基因调节与需求理论272

1212生长动力学273

122数学研究274

1221模型结构的准确性275

1222数值方法276

1223S系统稳态方程显式的线性性质的后果277

1224重构（recasting）278

1225统计问题279

附录280

Ⅰ　前期知识的要求280

Ⅱ　对在此附录中描述的概念的总看法280

Ⅲ　单一变量的函数281

Ⅳ几个变量的函数285

Ⅴ线性代数288

练习297

部分答案和提示300

参考文献320

作者：［美］埃伯哈德·O·沃伊特著

开本：16 装帧：平书号：7-5025-7614-2

出版日期：2006年1月版次： 1版1次页数：356页

文章录入：wktl 责任编辑：wktl

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