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| 內容簡介： |
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本书是美国GarlandScience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EberhardO.Voit撰写的AFirstCourseinSystemsBiology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阐述，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**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。
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| 目錄：
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1 生物系统 001
还原主义与系统生物学 004
即使是简单的系统也会令人困惑 005
为何是现在？ 008
交流系统生物学 011
我们面临的任务 013
练习 014
参考文献 014
拓展阅读 015
2 数学建模介绍 016
目标、输入和初步探索 019
2.1 尺度问题 019
2.2 数据可用性 020
模型选择与设计 020
2.3 模型结构 021
2.4 系统组件 027
2.5 模型方程 029
2.6 参数估计 029
模型分析与诊断 030
2.7 致性和稳健性 031
2.8 动态特征的探索和验证 032
模型使用和应用 034
2.9 模型扩展和改进 034
2.10 大规模模型评估 035
2.11 设计问题 036
2.12 简单性与复杂性 036
练习 038
参考文献 039
拓展阅读 039
3 静态网络模型 041
分析策略 041
互作图 042
3.1 图的属性 043
3.2 小世界网络 046
网络组件之间的依赖关系 049
3.3 因果关系分析 049
3.4 互信息 049
相互作用网络的贝叶斯重构 050
3.5 在信号网络中的应用 052
3.6 在其他生物网络中的应用 054
静态代谢网络及其分析 055
3.7 化学计量网络 055
3.8 化学计量分析的变体 057
3.9 代谢网络重构 057
3.10 代谢控制分析 058
练习 060
参考文献 062
拓展阅读 065
4 生物系统的数学 066
离散线性系统模型 067
4.1 递归确定性模型 067
4.2 递归随机模型 069
离散非线性系统 071
连续线性系统 073
4.3 线性微分方程 073
4.4 线性化模型 074
连续非线性系统 078
4.5 专设模型 078
4.6 规范模型 079
4.7 更复杂的动态系统描述 085
生物系统模型的标准分析 085
4.8 稳态分析 085
4.9 稳定性分析 088
4.10 参数灵敏度 090
4.11 系统动力学分析 091
其他吸引子 093
4.12 限环 093
4.13 混沌吸引子 097
练习 099
参考文献 102
拓展阅读 104
5 参数估计 106
线性系统的参数估计 107
5.1 单变量线性回归 107
5.2 多元线性回归 107
非线性系统的参数估计 111
5.3 全面网格搜索 112
5.4 非线性回归 113
5.5 遗传算法 114
5.6 其他随机算法 115
5.7 典型挑战 116
微分方程系统的参数估计 119
结构识别 124
练习 125
参考文献 130
拓展阅读 132
6 基因系统 133
中心法则 133
DNA和RNA的关键特性 134
6.1 化学和物理特征 134
6.2 DNA的大小和组织 135
6.3 基因和非编码DNA 137
6.4 真核DNA包装 139
6.5 表观遗传学 139
RNA 139
6.6 信使RNA（mRNA） 142
6.7 转运RNA（tRNA） 142
6.8 核糖体RNA（rRNA） 142
6.9 小RNA 142
6.10 RNA病毒 144
基因调控 144
6.11 lac 纵子 144
6.12 调控模式 146
6.13 转录因子 146
6.14 基因调控模型 148
基因表达的检测 149
基因表达的定位 151
展望 152
练习 152
参考文献 154
拓展阅读 158
7 蛋白质系统 159
蛋白质的化学和物理特征 159
7.1 蛋白质结构的实验测定与可视化 162
蛋白质角色和功能的不完全调查 164
7.2 酶 165
7.3 转运蛋白和载体蛋白 166
7.4 信号和信使蛋白 168
7.5 免疫系统的蛋白质 169
7.6 结构蛋白 169
当前蛋白质研究的挑战 171
7.7 蛋白质组学 171
7.8 结构和功能预测 172
7.9 定位 174
7.10 蛋白质活性与动态 174
练习 178
参考文献 180
拓展阅读 182
8 代谢系统 183
生物化学反应 184
8.1 背景 184
8.2 基本反应的数学公式 185
8.3 速率法则 186
通路和通路系统 189
8.4 生物化学和代谢组学 189
8.5 通路计算分析的资源 190
8.6 通路系统的控制 194
代谢组数据生成方法 195
8.7 取样、提取和分离方法 195
8.8 检测方法 195
8.9 流量分析 197
从数据到系统模型 197
8.10 案例研究1：未完整描述的
生物体中的代谢分析 197
8.11 案例研究2：代谢网络分析 198
8.12 案例研究3：从实验数据抽提动态模型 199
练习 199
参考文献 200
拓展阅读 203
9 信号转导系统 204
信号转导网络的静态模型 205
9.1 布尔网络 205
9.2 网络推断 207
信号转导系统的微分方程模型 207
9.3 双稳态和迟滞现象 207
9.4 双组分信号系统 212
9.5 丝裂原活化蛋白激酶 联 215
9.6 适应 219
9.7 其他信号系统 220
练习 223
参考文献 224
拓展阅读 227
10 种群系统 228
种群增长 228
10.1 传统种群增长模型 229
10.2 更复杂的增长现象 230
外部扰动下的种群动力学 230
亚群分析 231
互作种群 233
10.3 般建模策略 233
10.4 相平面分析 234
10.5 更复杂的种群动态模型 237
练习 239
参考文献 241
拓展阅读 242
11 基因组、蛋白质和代谢物数据的整合分析：以酵母为例 243
关于模型的起源 243
对酵母热胁迫响应的简要回顾 244
11.1 海藻糖循环 246
海藻糖循环的建模分析 248
11.2 代谢通路模型的设计和诊断 248
11.3 热胁迫分析 250
11.4 考虑葡萄糖动力学 251
11.5 基因表达 252
多尺度分析 255
11.6 体内核磁共振谱 255
11.7 多尺度模型设计 258
11.8 海藻糖酶之谜 260
总结 263
练习 263
参考文献 264
拓展阅读 266
12 生理建模：以心脏为例 267
尺度层 与建模方法 268
12.1 心脏解剖学基础 268
12.2 在器官层次建模 269
12.3 在组织层次建模 270
12.4 在细胞层次建模 271
简单振荡模型 273
12.5 振荡的黑盒模型 274
12.6 黑盒振荡模型小结 276
12.7 从黑盒到有意义的模型 277
心肌细胞中的电化学 278
12.8 心肌细胞膜电化学过程的
生物物理描述 280
12.9 静息电位和动作电位 280
12.10 动作电位模型 282
12.11 重复的心跳 284
心脏衰竭问题 285
12.12 基于分子事件对心脏功能和
衰竭进行建模 286
生理多尺度建模展望 291
练习 291
参考文献 293
拓展阅读 296
13 医学和药物开发中的系统生物学 297
你是 的吗？ 297
13.1 生物变异性和疾病 297
13.2 变异性和疾病建模 298
个性化医疗和预防性健康 299
13.3 数据需求和生物标志物 300
13.4 个性化数学模型 301
药物开发过程 304
系统生物学在药物开发中的作用 305
13.5 靶标和先导物的计算识别 306
13.6 受体动力学 306
13.7 药代动力学建模 308
13.8 用动态模型筛选通路 313
13.9 系统生物学在药物开发中的
新角色 315
练习 315
参考文献 317
拓展阅读 319
14 生物系统的设计 320
生物系统的自然设计 320
14.1 搜索结构模式 321
14.2 网络模体 322
14.3 设计原理 324
14.4 作原理 326
目标导向性 作与生物系统的合成设计 326
14.5 代谢工程 326
14.6 合成生物学 327
合成生物系统设计的案例研究 329
14.7 代谢工程中的基元模式分析 329
14.8 药物开发 331
14.9 基因回路 332
未来已经开始 335
练习 335
参考文献 337
拓展阅读 340
15 系统生物学的新兴主题 341
新兴应用 341
15.1 从神经元到大脑 341
15.2 复杂疾病、炎症和创伤 342
15.3 生物体及其与环境的相互作用 347
建模需求 349
15.4 多尺度建模 350
15.5 数据建模流程 351
走向生物学 个理论……或多个理论？ 353
参考文献 354
拓展阅读 357
术语表 359
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