Control Theory and Systems Biology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Iglesias, Pablo A. (EDT)/ Ingalls, Brian P. (EDT)

出品人:

页数:358

译者:

出版时间:2009-11

价格:$ 50.85

装帧:

isbn号码:9780262013345

丛书系列:

图书标签:

控制理论
系统生物学
生物系统建模
动态系统
网络生物学
生物信息学
数学建模
控制工程
生物工程
计算生物学

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具体描述

Issues of regulation and control are central to the study of biological and biochemical systems. Thus it is not surprising that the tools of feedback control theory--engineering techniques developed to design and analyze self-regulating systems--have proven useful in the study of these biological mechanisms. Such interdisciplinary work requires knowledge of the results, tools and techniques of another discipline, as well as an understanding of the culture of an unfamiliar research community. This volume attempts to bridge the gap between disciplines by presenting applications of systems and control theory to cell biology that range from surveys of established material to descriptions of new developments in the field. The first chapter offers a primer on concepts from dynamical systems and control theory, which allows the life scientist with no background in control theory to understand the concepts presented in the rest of the book. Following the introduction of ordinary differential equation-based modeling in the first chapter, the second and third chapters discuss alternative modeling frameworks. The remaining chapters sample a variety of applications, considering such topics as quantitative measures of dynamic behavior, modularity, stoichiometry, robust control techniques, and network identification. ContributorsDavid Angeli, Declan G. Bates, Eric Bullinger, Peter S. Chang, Domitilla Del Vecchio, Francis J. Doyle III, Hana El-Samad, Dirk Fey, Rolf Findeisen, Simone Frey, Jorge Goncalves, Pablo A. Iglesias, Brian P. Ingalls, Elling W. Jacobsen, Mustafa Khammash, Jongrae Kim, Eric Klavins, Eric C. Kwei, Thomas Millat, Jason E. Shoemaker, Eduardo D. Sontag, Stephanie R. Taylor, David Thorsley, Camilla Trane, Sean Warnick, Olaf Wolkenhauer

《生命系统中的调控机制：理论与应用》本书深入探索生命系统内在复杂的调控原理，旨在揭示生物体如何维持稳态、适应环境变化并执行精细的生命活动。我们将视角聚焦于生命过程的动态特性，运用严谨的数学框架和系统性思维，解析从分子到细胞、再到复杂器官和整体生理功能层面的调控网络。核心内容概述：本书从基础的数学和物理学原理出发，逐步构建起理解复杂生命系统的工具箱。内容涵盖：系统动力学基础：介绍描述系统随时间演化的基本数学模型，如微分方程、差分方程等，并阐述如何将其应用于生物过程的建模。重点解析反馈（负反馈与正反馈）在维持稳态和驱动变化中的关键作用，以及系统对扰动的响应特性。信号传导与代谢调控：详细剖析细胞内外信号分子如何通过级联反应、酶促反应网络等传递信息，实现精确的细胞功能调控。研究代谢通路中的关键酶活性、底物浓度以及产物反馈如何协同作用，维持细胞能量供应和物质合成的动态平衡。基因调控网络：深入探讨基因转录、翻译及蛋白质降解等过程的相互作用，构建和分析基因调控网络。研究转录因子、microRNA等调控元件如何协同工作，精细控制基因表达的时空模式，从而驱动细胞分化、发育和应激反应。神经网络与神经生理学：探讨神经元如何通过电化学信号传递信息，形成复杂的神经网络。分析突触可塑性、神经振荡等机制在信息处理、学习记忆和行为控制中的作用，并考察如何运用系统理论来理解神经系统的鲁棒性与适应性。免疫系统调控：聚焦免疫细胞间的相互作用、抗原识别、信号传导以及免疫应答的反馈机制。研究免疫系统如何区分自身与外来物质，实现高效而精准的防御，同时避免过度激活引发自身免疫性疾病。内分泌系统与稳态维持：分析激素的分泌、运输和作用机制，以及各内分泌腺体之间的相互协调。重点研究负反馈回路如何在血糖、体温、渗透压等生理参数的调控中发挥核心作用，确保内环境的稳定。发育与分化：考察细胞在发育过程中如何响应空间和时间上的信号梯度，执行细胞谱系分化，形成复杂组织和器官。研究形态发生素、生长因子等在诱导和维持细胞命运决定中的作用。疾病的系统性视角：将疾病视为系统失调的表现，从系统生物学的角度分析疾病的发生机制、发展过程以及潜在的干预策略。探讨基因突变、信号通路异常、网络扰动等如何导致生理功能的紊乱。本书的特色与贡献：跨学科整合：本书并非孤立地研究某一特定生命过程，而是致力于整合生物学、数学、工程学、物理学等多个学科的知识体系，提供一个统一的理论框架。定量分析与建模：强调通过建立数学模型来定量描述和预测生命系统的行为，使理论推演与实验观察相结合，推动生物学研究的精确化。通用性与普适性：所提出的调控原理和分析方法具有广泛的适用性，可应用于不同层级、不同类型的生命系统研究。启发性与前瞻性：旨在启发读者以全新的视角审视生命现象，理解生命的复杂性与精妙性，并为未来生物医学研究、药物开发和精准医疗提供理论指导。目标读者：本书适合生命科学、生物工程、医学、生物信息学、系统科学等领域的学生、研究人员以及对生命系统调控机制感兴趣的工程师和专业人士。读者应具备基础的生物学知识和一定的数学基础。通过阅读本书，您将能够更深入地理解生命活动背后的调控逻辑，为解决复杂的生物学问题和推进相关领域的创新研究奠定坚实的理论基础。