生物化學(xué)系統(tǒng)的計(jì)算分析

引言1
簡(jiǎn)化論2
整合與重構(gòu)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(gòu)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(kù)17
132列舉所有相互作用與調(diào)節(jié)17
133以圖的形式排列組分、庫(kù)、相互作用和調(diào)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(jié)22
練習(xí)22
第2章生物化學(xué)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(zhì)37
23備選模型40
231冪函數(shù)表示法40
232化學(xué)計(jì)量網(wǎng)絡(luò)模型41
233網(wǎng)絡(luò)作為語(yǔ)言42
練習(xí)44
題外話44
微分方程的解是怎樣進(jìn)行的？44
為什么建立s系統(tǒng)方程式的秘訣奏效？46
對(duì)s系統(tǒng)描述的進(jìn)一步說明47
物流的相對(duì)變化48
練習(xí)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(chǎn)物抑制的線性途徑53
313帶分支點(diǎn)的途徑54
314級(jí)聯(lián)系統(tǒng)57
315雙分子反應(yīng)58
32約束的一般推導(dǎo)58
321雙分子反應(yīng)的約束59
322對(duì)分支點(diǎn)的約束59
323化學(xué)計(jì)量約束60
324守恒的質(zhì)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(xí)63
第4章計(jì)算機(jī)模擬65
41s系統(tǒng)方程的詳細(xì)說明67
42模擬與計(jì)算機(jī)輔助分析70
43動(dòng)力學(xué)71
431瞬態(tài)響應(yīng)71
432一次性注射（bolus）試驗(yàn)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(jiǎn)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(duì)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(xí)84
題外話86
模型精煉86
庫(kù)的壓縮86
生產(chǎn)能力（產(chǎn)率）88
隨時(shí)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(xí)93
第5章參數(shù)估算95
51從穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)階的估算97
511動(dòng)力學(xué)階的直接試驗(yàn)測(cè)量97
512例子99
513對(duì)數(shù)增益的試驗(yàn)測(cè)量103
52由傳統(tǒng)的速率定律估算動(dòng)力學(xué)階105
53速率常數(shù)的估算109
54注意事項(xiàng)113
55從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算114
551從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)直接估算115
552用斜率置換導(dǎo)數(shù)116
553瞬間響應(yīng)123
練習(xí)124
題外話126
用于測(cè)定動(dòng)力學(xué)階kacser和burns法的數(shù)學(xué)解釋126
在參數(shù)估算方面應(yīng)用約束的兩個(gè)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(hào)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(zhuǎn)移時(shí)間144
練習(xí)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(duì)數(shù)增益150
712物流的對(duì)數(shù)增益154
713有關(guān)過渡時(shí)間的對(duì)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(guān)系164
練習(xí)167
題外話168
軌跡168
cma模型中的敏感度分析168
練習(xí)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(jù)179
842糖的運(yùn)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(yīng)185
847atp的動(dòng)力學(xué)185
85s模型表示法186
851β2,1項(xiàng)與β2,2項(xiàng)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(kuò)展191
88優(yōu)化191
89物流的最大化193
練習(xí)195
第9章案例研究2盤基網(wǎng)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(xué)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(xí)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(xué)221
102第1個(gè)模型222
103第2個(gè)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(gè)模型231
105第4個(gè)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(jié)論244
練習(xí)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(gòu)建247
112參數(shù)值249
1121數(shù)據(jù)249
1122約束251
1123動(dòng)力學(xué)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(duì)數(shù)增益與敏感度255
1133擾動(dòng)256
114使用符號(hào)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(duì)數(shù)增益260
1143物流的對(duì)數(shù)增益261
1144遷移時(shí)間（transition time）264
1145速率常數(shù)敏感度265
1146動(dòng)力學(xué)階敏感度268
115結(jié)語(yǔ)269
練習(xí)269
第12章結(jié)語(yǔ)超越生物化學(xué)以外的正則建模271
121生物應(yīng)用272
1211基因調(diào)節(jié)與需求理論272
1212生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)273
122數(shù)學(xué)研究274
1221模型結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)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(zhì)的后果277
1224重構(gòu)（recasting）278
1225統(tǒng)計(jì)問題279
附錄280
Ⅰ　前期知識(shí)的要求280
Ⅱ　對(duì)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(gè)變量的函數(shù)285
Ⅴ線性代數(shù)288
練習(xí)297
部分答案和提示300
參考文獻(xiàn)320