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内容大纲
本书是美国Garland Science出版集团出版，美国乔治亚理工大学教授、杰出系统生物学家Eberhard O.Voit撰写的A First Course in Systems Biology第二版的中文译本，对系统生物学的产生背景及主要研究内容和研究方法进行了系统述，既涵盖系统生物学的基础知识，又指出了系统生物学领域的最新成果和发展方向。全书共15章，分别叙述系统生物学的背景及含义、数学建模介绍、静态网络模型、生物系统动力学模型、生物模型中的参数估计方法、基因系统、蛋白质系统、代谢系统、信号转导系统、种群系统、系统整合分析案例、心脏组织系统模型、医学和药物开发中的系统生物学、生物系统的设计、系统生物学的新兴主题等内容。每章末尾附有习题、参考文献和拓展阅读。书中包含300余幅精心制作的插图，且各章含有专题，对主题相关知识进行补充介绍。
本书可供国内包括生物、医学、制药、农林牧渔、生物信息、计算机、大数据等专业的本科生、研究生、教师和科研人员使用，也可供对系统生物学感兴趣的非专业人员参考阅读。 -
作者介绍
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目录
1 生物系统
还原主义与系统生物学
即使是简单的系统也会令人困惑
为何是现在？
交流系统生物学
我们面临的任务
练习
参考文献
拓展阅读
2 数学建模介绍
目标、输入和初步探索
2.1 尺度问题
2.2 数据可用性
模型选择与设计
2.3 模型结构
2.4 系统组件
2.5 模型方程
2.6 参数估计
模型分析与诊断
2.7 一致性和稳健性
2.8 动态特征的探索和验证
模型使用和应用
2.9 模型扩展和改进
2.10 大规模模型评估
2.11 设计问题
2.12 简单性与复杂性
练习
参考文献
拓展阅读
3 静态网络模型
分析策略
互作图
3.1 图的属性
3.2 小世界网络
网络组件之间的依赖关系
3.3 因果关系分析
3.4 互信息
相互作用网络的贝叶斯重构
3.5 在信号网络中的应用
3.6 在其他生物网络中的应用
静态代谢网络及其分析
3.7 化学计量网络
3.8 化学计量分析的变体
3.9 代谢网络重构
3.10 代谢控制分析
练习
参考文献
拓展阅读
4 生物系统的数学
离散线性系统模型
4.1 递归确定性模型
4.2 递归随机模型
离散非线性系统
连续线性系统
4.3 线性微分方程
4.4 线性化模型
连续非线性系统
4.5 专设模型
4.6 规范模型
4.7 更复杂的动态系统描述
生物系统模型的标准分析
4.8 稳态分析
4.9 稳定性分析
4.10 参数灵敏度
4.11 系统动力学分析
其他吸引子
4.12 极限环
4.13 混沌吸引子
练习
参考文献
拓展阅读
5 参数估计
线性系统的参数估计
5.1 单变量线性回归
5.2 多元线性回归
非线性系统的参数估计
5.3 全面网格搜索
5.4 非线性回归
5.5 遗传算法
5.6 其他随机算法
5.7 典型挑战
微分方程系统的参数估计
结构识别
练习
参考文献
拓展阅读
6 基因系统
中心法则
DNA和RNA的关键特性
6.1 化学和物理特征
6.2 DNA的大小和组织
6.3 基因和非编码DNA
6.4 真核DNA包装
6.5 表观遗传学
RNA
6.6 信使RNA（mRNA）
6.7 转运RNA（tRNA）
6.8 核糖体RNA（rRNA）
6.9 小RNA
6.10 RNA病毒
基因调控
6.11 lac操纵子
6.12 调控模式
6.13 转录因子
6.14 基因调控模型
基因表达的检测
基因表达的定位
展望
练习
参考文献
拓展阅读
7 蛋白质系统
蛋白质的化学和物理特征
7.1 蛋白质结构的实验测定与可视化
蛋白质角色和功能的不完全调查
7.2 酶
7.3 转运蛋白和载体蛋白
7.4 信号和信使蛋白
7.5 免疫系统的蛋白质
7.6 结构蛋白
当前蛋白质研究的挑战
7.7 蛋白质组学
7.8 结构和功能预测
7.9 定位
7.10 蛋白质活性与动态
练习
参考文献
拓展阅读
8 代谢系统
生物化学反应
8.1 背景
8.2 基本反应的数学公式
8.3 速率法则
通路和通路系统
8.4 生物化学和代谢组学
8.5 通路计算分析的资源
8.6 通路系统的控制
代谢组数据生成方法
8.7 取样、提取和分离方法
8.8 检测方法
8.9 流量分析
从数据到系统模型
8.10 案例研究1：未完整描述的
生物体中的代谢分析
8.11 案例研究2：代谢网络分析
8.12 案例研究3：从实验数据抽提动态模型
练习
参考文献
拓展阅读
9 信号转导系统
信号转导网络的静态模型
9.1 布尔网络
9.2 网络推断
信号转导系统的微分方程模型
9.3 双稳态和迟滞现象
9.4 双组分信号系统
9.5 丝裂原活化蛋白激酶级联
9.6 适应
9.7 其他信号系统
练习
参考文献
拓展阅读
10 种群系统
种群增长
10.1 传统种群增长模型
10.2 更复杂的增长现象
外部扰动下的种群动力学
亚群分析
互作种群
10.3 一般建模策略
10.4 相平面分析
10.5 更复杂的种群动态模型
练习
参考文献
拓展阅读
11 基因组、蛋白质和代谢物数据的整合分析：以酵母为例
关于模型的起源
对酵母热胁迫响应的简要回顾
11.1 海藻糖循环
海藻糖循环的建模分析
11.2 代谢通路模型的设计和诊断
11.3 热胁迫分析
11.4 考虑葡萄糖动力学
11.5 基因表达
多尺度分析
11.6 体内核磁共振谱
11.7 多尺度模型设计
11.8 海藻糖酶之谜
总结
练习
参考文献
拓展阅读
12 生理建模：以心脏为例
尺度层级与建模方法
12.1 心脏解剖学基础
12.2 在器官层次建模
12.3 在组织层次建模
12.4 在细胞层次建模
简单振荡模型
12.5 振荡的黑盒模型
12.6 黑盒振荡模型小结
12.7 从黑盒到有意义的模型
心肌细胞中的电化学
12.8 心肌细胞膜电化学过程的
生物物理描述
12.9 静息电位和动作电位
12.10 动作电位模型
12.11 重复的心跳
心脏衰竭问题
12.12 基于分子事件对心脏功能和
衰竭进行建模
生理多尺度建模展望
练习
参考文献
拓展阅读
13 医学和药物开发中的系统生物学
你是独一无二的吗？
13.1 生物变异性和疾病
13.2 变异性和疾病建模
个性化医疗和预防性健康
13.3 数据需求和生物标志物
13.4 个性化数学模型
药物开发过程
系统生物学在药物开发中的作用
13.5 靶标和先导物的计算识别
13.6 受体动力学
13.7 药代动力学建模
13.8 用动态模型筛选通路
13.9 系统生物学在药物开发中的
新角色
练习
参考文献
拓展阅读
14 生物系统的设计
生物系统的自然设计
14.1 搜索结构模式
14.2 网络模体
14.3 设计原理
14.4 操作原理
目标导向性操作与生物系统的合成设计
14.5 代谢工程
14.6 合成生物学
合成生物系统设计的案例研究
14.7 代谢工程中的基元模式分析
14.8 药物开发
14.9 基因回路
未来已经开始
练习
参考文献
拓展阅读
15 系统生物学的新兴主题
新兴应用
15.1 从神经元到大脑
15.2 复杂疾病、炎症和创伤
15.3 生物体及其与环境的相互作用
建模需求
15.4 多尺度建模
15.5 数据建模流程
走向生物学一个理论……或多个理论？
参考文献
拓展阅读
术语表
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