生物化學系統(tǒng)的計算分析

引言1
簡化論2
整合與重構3
未來5
第1章生化系統(tǒng)的圖形表示法8
11圖8
12變量和參數(shù)13
13構建正確的圖所需的規(guī)則17
131列舉所有影響系統(tǒng)的組分或組分庫17
132列舉所有相互作用與調節(jié)17
133以圖的形式排列組分、庫、相互作用和調節(jié)18
14正確圖例20
141酵解作用20
142胰酶原的活化21
15不正確的箭頭流程圖21
16總結22
練習22
第2章生物化學系統(tǒng)的模型25
21變化28
22s系統(tǒng)33
221參數(shù)35
222s系統(tǒng)模型的性質37
23備選模型40
231冪函數(shù)表示法40
232化學計量網絡模型41
233網絡作為語言42
練習44
題外話44
微分方程的解是怎樣進行的？44
為什么建立s系統(tǒng)方程式的秘訣奏效？46
對s系統(tǒng)描述的進一步說明47
物流的相對變化48
練習49
第3章從圖形到方程50
31例子51
311線性途徑的s系統(tǒng)表示法51
312帶有產物抑制的線性途徑53
313帶分支點的途徑54
314級聯(lián)系統(tǒng)57
315雙分子反應58
32約束的一般推導58
321雙分子反應的約束59
322對分支點的約束59
323化學計量約束60
324守恒的質量60
33可逆途徑61
34封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)62
練習63
第4章計算機模擬65
41s系統(tǒng)方程的詳細說明67
42模擬與計算機輔助分析70
43動力學71
431瞬態(tài)響應71
432一次性注射（bolus）試驗72
433持續(xù)變化73
434系統(tǒng)特性的修飾73
435相平面圖74
436例子：帶反饋的分支途徑75
437控制性比較77
438例子：令人意外的簡單途徑77
44穩(wěn)態(tài)分析80
441穩(wěn)態(tài)濃度80
442對數(shù)增益81
443參數(shù)敏感度82
444穩(wěn)定性83
練習84
題外話86
模型精煉86
庫的壓縮86
生產能力（產率）88
隨時間變化的輸入89
緩沖匣90
其他模型的精確類似情況91
蒙特卡羅模擬92
練習93
第5章參數(shù)估算95
51從穩(wěn)態(tài)數(shù)據進行動力學階的估算97
511動力學階的直接試驗測量97
512例子99
513對數(shù)增益的試驗測量103
52由傳統(tǒng)的速率定律估算動力學階105
53速率常數(shù)的估算109
54注意事項113
55從動態(tài)數(shù)據進行估算114
551從動態(tài)數(shù)據直接估算115
552用斜率置換導數(shù)116
553瞬間響應123
練習124
題外話126
用于測定動力學階kacser和burns法的數(shù)學解釋126
在參數(shù)估算方面應用約束的兩個例子127
第6章分析穩(wěn)態(tài)求值128
61穩(wěn)態(tài)方程128
62零穩(wěn)態(tài)131
63矩陣符號表示法133
64正則s系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解法134
641無自變量的正則系統(tǒng)134
642包含自變量的s系統(tǒng)136
65非正則s系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)解法137
66局部穩(wěn)定性139
67轉移時間144
練習145
第7章敏感度分析149
71增益的類型和敏感度149
711代謝物的對數(shù)增益150
712物流的對數(shù)增益154
713有關過渡時間的對數(shù)增益156
714代謝物濃度的敏感度156
72總和與連通性的關系164
練習167
題外話168
軌跡168
cma模型中的敏感度分析168
練習173
第8章案例研究1釀酒酵母的厭氧發(fā)酵途徑174
81發(fā)酵途徑的特征174
82變量的定義176
83建立gma方程177
84參數(shù)值179
841數(shù)據179
842糖的運輸180
843己糖激酶步驟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丙酮酸激酶反應185
847atp的動力學185
85s模型表示法186
851β2,1項與β2,2項的歸并186
852s系統(tǒng)模型187
86模型分析187
87模型擴展191
88優(yōu)化191
89物流的最大化193
練習195
第9章案例研究2盤基網柄菌屬中三羧酸循環(huán)模型的診斷與精煉197
91背景197
92生物化學圖200
93模型方程與參數(shù)值202
94模型的修飾212
95我們是否完成了？218
練習219
第10章案例研究3描述嘌呤代謝的序列模型220
101嘌呤代謝的生物化學221
102第1個模型222
103第2個模型223
1031方程的建立224
1032模型方程與分析228
1033修飾231
104第3個模型231
105第4個模型233
106“最終”模型233
1061過程236
1062模擬238
1063酶活性的改變239
107結論244
練習244
第11章案例研究4在灌注鼠肝中酵解糖原分解初始步驟的代數(shù)分析247
111圖的構建247
112參數(shù)值249
1121數(shù)據249
1122約束251
1123動力學階252
1124速率常數(shù)254
1125s系統(tǒng)方程254
113一致性與穩(wěn)健性254
1131穩(wěn)態(tài)解254
1132對數(shù)增益與敏感度255
1133擾動256
114使用符號的穩(wěn)態(tài)分析258
1141穩(wěn)態(tài)方程258
1142代謝物的對數(shù)增益260
1143物流的對數(shù)增益261
1144遷移時間（transition time）264
1145速率常數(shù)敏感度265
1146動力學階敏感度268
115結語269
練習269
第12章結語超越生物化學以外的正則建模271
121生物應用272
1211基因調節(jié)與需求理論272
1212生長動力學273
122數(shù)學研究274
1221模型結構的準確性275
1222數(shù)值方法276
1223s系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)方程顯式的線性性質的后果277
1224重構（recasting）278
1225統(tǒng)計問題279
附錄280
Ⅰ　前期知識的要求280
Ⅱ　對在此附錄中描述的概念的總看法280
Ⅲ　單一變量的函數(shù)281
Ⅳ幾個變量的函數(shù)285
Ⅴ線性代數(shù)288
練習297
部分答案和提示300
參考文獻320