生物信息学及其研究现状

生物信息学是采用计算机技术和信息论方法研究生命科学中各种生物信息的表达、采集、储存、传递、检索、分析和解读的科学,是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学、化学等学科相互渗透而高度交叉形成的一门新兴前沿学科.对生物信息学的起源、研究内容、研究热点及应用等进行了综述,并展望了其今后的发展前景.     

信息论与药学科学

当代广义信息论向药学科学的渗透,已为药学科学提供了新的研究方法,推动药学科学的研究向纵深发展.本文拟就信息论在药学科学中某些主要应用进展进行概括的讨论,为二者进一步结合提供线索。生物活性的分子结构特征任一化合物在其原子核周围空间分布的电子,可以视为包含着信息的电子概率场形式,而作为化合物的药物分子与受体相互作用时,可看作是所携带的信息向接受者(受体)馈送,当     

生物化学反馈反应的研究 Ⅲ.随机模型

在我们前两篇论文中分别从化学动力学及热力学的角度讨论了生物化学反馈反应的一些特性。本文继续用随机过程理论来探讨这个问题。我们所以要用随机过程论来研究,乃是基于以下的一些理由:一个真实的生物化学反应并不在匀一系统内进行。生物     

生物信息学

生物信息学是采用计算机技术和信息论方法研究生命科学中各种生物信息的表达;采集,储存,传递,检索,分析和解读的科学,是现代生命科学与信息科学,计算机科学,数学,统计学,物理学,化学等学科相互渗透和高度交叉形成的学科,本文简要介绍了现代生物信息学的主要研究领域。     

媒体报道影响下具有Markov状态切换的随机SIS传染病模型阈值动力学行为研究

本文发展和研究了一类媒体报道影响下具有Markov切换的随机SIS传染病模型,探讨了利用Markov切换描述的天气变化和媒体报道对随机SIS传染病动力学模型的渐近性质的影响.利用Khasminskii方法、Markov链的遍历性和随机比较原理得到了在简单假设β_(ij)-β_(2jf)(I)≥σ~2_j下的闽值条件:即当R~S_O=△Σmj=1π_jC_j0时,疾病依概率1绝灭;当R~S_O0时,疾病随机持续,最终形成地方病.研究结果表明:色噪声和媒体报道对随机SIS传染病模型的阚值动力学行为都有较为显著的影响.     

一类随机时滞捕食者-食饵模型的动力学行为（英文）

研究了一类含时滞的Harrison型捕食者-食饵模型在随机扰动环境下的动力学行为.对于非时滞和时滞模型分别给出了局部和全局稳定性条件.通过白噪声分别对食饵人口增长率的和捕食者人口死亡率进行随机扰动,构建相应的随机时滞微分方程模型讨论环境噪声对其作用的动力学行为.在一定条件下,随机时滞模型存在随机最终有界的唯一全局正解且解的二阶均值是有界的.最后通过数值模拟对给出的分析结果进行了验证.     

生物进化,熵和信息

生物进化信息论是当今发展迅速的交叉学科之一,它不仅推进了热力学和进化论的发展,并已运用崭新的物理学观点方法有力说明了生物发育,系统进化及生态学等一系列重要问题,使其在综合进化论中的地位日趋重要.本文仅概述其历史由来、观点、方法和基本原理,供今后探究之需要.     

信息论与药学科学

当代广义信息论向药学科学的渗透,已为药学科学提供了新的研究方法,推动药学科学的研究向纵深发展。本文拟就信息论在药学科学中某些主要应用进展进行概括的讨论,为二者进一步结合提供线索。生物活性的分子结构特征任一化合物在其原子核周围空间分布的电子,可以视为包含着信息的电子概率场形式,而作为化合物的药物分子与受体相互作用时,可看作是所携带的信息向接受者(受体)馈送,当     

肌球蛋白工作循环的一个新模型

分析总结关于分子马达肌球蛋白的最新研究结果,给出一个新的肌球蛋白工作循环的机械化学偶联模型.从新模型出发,用一组化学动力学方程描述肌肉中大量肌球蛋白的集体工作行为.利用动力学方程的非平衡定态解,并结合Pate和Cooke的实验结果得到了力作为变量的肌肉态方程.理论结果同热力学原理一致,与传统的肌肉收缩理论有一定区别.根据肌肉的特殊结构,对肌肉态方程做了进一步讨论.     

游客教育干预影响下的旅游生态系统随机动力模型

考虑到教育干预因素影响的随机性,本文构建了基于游客教育的旅游生态系统随机动力学模型.通过对随机模型的分析,获得了在游客教育这种外力干预影响下,旅游生态系统存在性以及可持续发展的条件.     

枯草杆菌蛋白酶E的分子动力学模拟和随机动力学模拟

在同源蛋白质序列比较的基础上;利用毕汝昌小组计算机图象系统得到的粗结构,作了能量极小化,分子动力学模拟,随机动力学模拟,得到了枯草杆菌蛋白酶的空间结构.并将该结构与已知同源蛋白质的空间结构进行了比较.     

湖泊生态系统动力学模型研究进展

从系统分析在湖泊生态系统动力学研究中的作用出发,对湖泊生态系统的动力学建模过程、方法和软件等进行了总结.在此基础上,综述了国内外湖泊生态系统动力学模型的发展.从1960年代至今,湖泊生态系统动力学模型从简单的零维模型发展到复杂的水质水动力学生态综合模型和生态结构动力学模型,如LakeWeb模型.中国的湖泊生态系统动力学模型研究始于20世纪80年代,主要集中在滇池、太湖、东湖和巢湖等富营养化严重的湖泊以及其他水体.目前,已经开发一些软件用于湖泊生态系统动力学模拟,主要有CEQUALICM、WASP、AQUATOX、PAMOLARE、CAEDYM等,以及用来模拟湖泊能流的软件ECOPATH.湖泊生态系统动力学模型还在监测、数据共享和模型结构、参数选取和不确定性分析等方面存在不足,需在今后的研究中加以改进.     

硬膜外阻滞复合静脉麻醉与气管插管全身麻醉在腹腔镜胆囊摘除中的护理比较

目的:观察腹腔镜胆囊摘除术(LC)两种不同麻醉方式下患者的不同生理变化用于指导临床护理.方法:LC患者50例,随机均分为两组.Ⅰ组,硬膜外阻滞复合静脉麻醉;Ⅱ组气管插管全身麻醉.观察各时段患者血流动力学变化,术后恶心、呕吐及术后疼痛与镇静情况.结果:Ⅰ组在手术开始后半小时内血流动力学波动较Ⅱ组大(P＜0.01),Ⅱ组在术毕后半小时内血流动力学波动较Ⅰ组大(P＜0.01).且术后恶心、呕吐发生率较Ⅰ组高(P＜0.01),疼痛与镇静效果较Ⅰ组差(P＜0.01).结论:硬膜外阻滞复合静脉麻醉用于腹腔镜的胆囊摘除术,因其术后苏醒期血流动力学改变轻,术后恶心、呕吐发生率低,术后止痛、镇静较完善.在护理上优于气管插管全身麻醉患者.     

定量分析调控人类免疫缺陷病毒潜伏与激活的动力学机制

目的 治疗艾滋病最大的障碍在于无法根除人类免疫缺陷病毒（HIV）潜伏于人体细胞所形成的病毒存储库。构建描述病毒存储库建立分子机制的动力学模型需考虑生物体内的噪声环境和多重影响因素,本文通过一种全新的动力学结构分解方法将随机微分方程的确定性部分与随机性噪声分开,从而在仅需分析常微分方程不动点的情况下即可判断不同药物靶点的作用效果。方法 使用连续的随机微分方程构建了HIV转录过程的动力学模型,简化了描述系统所需方程的维度,增大了模型的可探索空间,在此基础上,通过计算得到的势能函数和概率分布函数直观表示病毒潜伏与激活的不同表达状态以及它们之间的关系。结果 定量分析了不同动力学参数对系统稳态和势函数的影响程度,分别得到了系统处于双稳态和单稳态时的参数范围,并将不同因素对动力系统分岔的影响程度与生物学实验结果对比,验证了本工作的理论基础。结论 本文突破了以往离散、随机的方法,可以通过常微分方程定量分析HIV转录调控的动力学机制,有利于推广到处理高维情况,进一步研究艾滋病在生物体内的发生发展,从而指导设计实验寻找临床上的治疗方案。     

一类随机包虫病传播模型及CDC数据拟合

研究了一类具有随机环境波动的包虫病传播动力学模型,得到了地方病平衡点的随机渐近稳定的充分条件,通过对随机模型的数值仿真来拟合中国疾病预防控制中心(CDC)包虫病月报数据,并揭示了随机环境因素对疾病传播的影响.     

胞内钙信号作用的神经模型

细胞溶质内的游离钙离子在许多细胞活动中发挥着重要的作用.对于神经元,细胞膜上的神经电信号和胞内钙离子化学信号之间有着复杂的相互作用,每个神经元都可看作为一个含有细胞膜和内质网膜的双膜系统,而神经细胞的内质网则可视为神经元内的神经元.本综述探讨了神经元膜上神经电信号与内质网钙通道释放的胞内钙信号相耦合的动力学模型.我们认...     

化学抑制剂Woodward's Reagent K对来源于Erwinia rhapontici NX-5蔗糖异构酶的抑制动力学

从重组大肠杆菌E.coli BL21(p ET22b-palⅠ)中纯化得到来源于Erwinia rhapontici NX-5的蔗糖异构酶(sucrose isomerase,SIase,EC 5.4.99.11),以纯酶为对象考察其酶活力抑制动力学。结果表明:SIase纯比酶活1 512.77 U/mg,动力学常数Km=260 mmol/L,Vmax=39.41μmol/(L·s)。以化学抑制剂Woodward's Reagent K(WRK)对重组蔗糖异构酶进行抑制反应,反应体系中随着WRK浓度的升高,SIase与底物蔗糖的亲和力常数Km增大,最大反应速度Vmax在一定范围内保持稳定。通过对SIase的抑制动力学分析可得到,WRK对SIase的抑制类型为可逆的竞争性抑制,这可能与WRK与蔗糖的结构类似,与可竞争性的结合SIase的活性中心有关。     

以CT图像为基础的冠状动脉狭窄处血流动力学研究

目的:冠状动脉粥样硬化好发于具有特殊几何构型的血管部位,提示血流动力学参数在粥样硬化形成方面起到重要作用.以往研究多局限于理想的血管模型,本文旨在探索以CT图像为基础构建个体化冠状动脉血流动力学模型的技术方法,对人体左冠状动脉前降支粥样硬化病变狭窄处进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟,探讨冠状动脉粥样硬化病变形成和发展的血流动力学机制.方法:用MIMICS软件读取CTA数据,以CT图像为基础进行冠状动脉三维几何建模,假设动脉血流为层流、不可压缩、牛顿流体,入口血液流速随时间周期性变化,应用有限体积法FLUENT软件进行血流数值模拟,分析与动脉粥样硬化形成、发展相关的血流动力学参数.结果:获得个体化左冠状动脉前降支狭窄处血管模型及血流动力学参数,数值模拟结果包括冠状动脉的血液流场、壁面压力(wall pressure WP)及壁面切应力(wall shear stress WSS)分布,可见狭窄段血管血液流速加快,WP降低、WSS增高,且在狭窄邻近区域出现低WSS区、较高的WP及血液湍流区域.结论:以CT图像为基础的CFD技术是在体评价人狭窄冠状动脉内血流动力学状况与冠状动脉粥样硬化病变之间关系的有效方法,能够更为真实的建立人体血管几何模型,为分析血流动力学参数与冠状动脉粥样硬化形成与发展的关系提供研究手段.     

一类随机SIRS传染病模型的持久性和灭绝性

讨论了一类非单调传染率的随机SIRS传染病模型.通过构造Liapunov函数并利用Ito公式得到了该模型全局唯一正解的存在性、p阶矩稳定、几乎必然指数稳定、随机系统的解围绕确定性模型正解的扰动、随机平均持续存在和随机灭绝等种群动力学性质的充分条件.最后,对文中的主要结论进行数值仿真.     

分子动力学模拟与分子生物力学

生物大分子的微观结构动力学决定其生物学功能,其力学-化学耦合规律是分子生物力学的重点关注方向。分子动力学模拟是耦合生物大分子力学-化学性质微观结构动力学基础的有效手段,其结果可用于预测结构-功能关系、指导实验设计和诠释实验结果。本文简要介绍了分子动力学模拟的方法学特点、基本工作原理及其在分子生物力学中的应用,并展望了未来可能的发展方向和应用前景。