生物大分子的动力学分析和应用 生命科学在定量化和信息化研究中的理论核心问题
作者：沈世镒 著
出版时间：2018年版
内容简介
生物大分子包括： 糖、脂、蛋白质和核酸，也包括由它们的组合或混合所产生的细胞器、细胞等。其中的动力学是指它们的结构、功能、形成过程、相互作用中的各种问题。《生物大分子的动力学分析与应用——生命科学在定量化和信息化研究中的理论核心问题》由三部分，共二十二章组成。其中第一部分是围绕生命科学中的核心内容和多种不同学科有关的基本概念和基本知识，除了对它们作简单介绍外，还有一些发展和推广。在第1章中对有关理论核心问题作重点说明和讨论，有一些新观点的提出值得关注。第二部分是动力学部分，其中包括信息动力学和分子动力学的内容.信息动力学是由观察数据来分析生物分子中的动力学规则，因此是动力学中的反问题。而分子动力学包括溶液中分子运动的动力学、原子与分子相互作用、产生生化反应中的动力学问题。第三部分是应用部分，分别针对几个典型应用问题进行综合研究和讨论。附录，对《生物大分子的动力学分析与应用——生命科学在定量化和信息化研究中的理论核心问题》常用的数学公式、符号、物理量名称、量纲及多种不同类型物体的物理尺度作补充说明。《生物大分子的动力学分析与应用——生命科学在定量化和信息化研究中的理论核心问题》除了正文之外，还附数据资源，该资源给出一些原始数据、计算分析 结果和彩色图像。请访问科学书店，检索图书名称，在图 书详情页“资源下载”栏目中获取，数据资源名称为“《生物大分子的动力学分析与应用——生命科学在定量化和信息化研究中的理论核心问题》光盘”。
目录
目录
前言
第一部分 基本原理和基础知识
第1章 生命科学概论 3
1.1 宇宙、地球与生命 3
1.1.1 宇宙学、宇宙大爆炸说 3
1.1.2 地球的早期演变 6
1.1.3 生命的出现和演变 8
1.1.4 一些重大事件和学说 9
1.2 理论核心问题 12
1.2.1 理论核心问题之一: 三大基本要素和它们的尺度指标 12
1.2.2 不同尺度下的时空观 14
1.2.3 时空结构中的数学和物理 15
1.2.4 理论核心问题之二: 不同学科的综合研究 17
1.2.5 理论核心问题之三: 能量的表达和转化 18
1.2.6 能量表达的类型 20
1.3 理论核心问题之四: 选择性原理 22
1.3.1 宗教和哲学中的讨论 22
1.3.2 自然科学中的选择性原理 23
1.3.3 选择性原理中的几个关键特征 24
1.3.4 选择性原理中存在第四特征的猜想 25
1.4 信息实在论 27
1.4.1 信息的含义和特征 27
1.4.2 信息实在论和关系实在论 28
1.4.3 不同尺度背景下的科学和哲学 29
第2章 量子理论概述 31
2.1 量子力学 31
2.1.1 从经典力学到量子力学 31
2.1.2 量子力学的数学模型 33
2.1.3 量子力学中的一些基本原理 35
2.1.4 不确定性原理和对它的讨论 37
2.2 原子结构 38
2.2.1 氢原子和类氢原子中的电子运动轨道 38
2.2.2 原子结构的一般理论 41
2.2.3 原子的光谱理论 44
2.3 元素结构周期表 45
2.3.1 元素周期表的排列方式 45
2.3.2 元素结构一览表 47
2.3.3 对表 2.3.4中有关参数的分析 48
2.4 量子物理中的几个特殊问题 50
2.4.1 粒子在势能场中的运动 50
2.4.2 几种简单运动的量子特征 51
2.4.3 二态系统和量子的共振问题 54
第3章 量子化学和量子场 58
3.1 化学和量子化学的一些记号 58
3.1.1 化学键 58
3.1.2 基团和分子官能团 60
3.1.3 量子化学的模型和记号 62
3.2 量子化学中的一些计算问题 64
3.2.1 氢原子、氢离子和氢分子的量子化学模型概述 64
3.2.2 有关参数和解的讨论 67
3.2.3 杂化轨道理论 68
3.3 量子场简介 70
3.3.1 量子场的一些基本概念 70
3.3.2 经典动力场和量子动力场的基本运动方程 73
3.3.3 经典动力场的量子化 76
3.3.4 由光子和电磁场所产生的量子场 78
3.3.5 几个问题的补充说明 81
第4章 其他动力学问题 83
4.1 热力学及其基本定律 83
4.1.1 热力学体系 83
4.1.2 热力学第一定律 84
4.1.3 热力学第二、第三定律 86
4.1.4 统计力学对熵函数的计算 87
4.2 量子统计物理学概述 89
4.2.1 粒子系统的量子化 89
4.2.2 理想气体 91
4.2.3 其他微观粒子 93
4.3 几种重要类型的化学反应和电化学 95
4.3.1 酸碱反应 95
4.3.2 氧化和氧化还原反应 97
4.3.3 电化学概述 99
4.3.4 其他类型的化学反应 100
4.4 光电、光化和光合作用 101
4.4.1 太阳能概述 101
4.4.2 光电和光化作用 104
4.4.3 光合作用 106
4.4.4 代谢概述 109
第5章 分子点线图、分子空间结构和拓扑空间 111
5.1 分子点线图 111
5.1.1 点线图的一般定义和性质 111
5.1.2 分子点线图的表示 115
5.1.3 分子点线图的组合和分解及它们在化学反应中的表示 117
5.1.4 分子空间结构的点线图表示 118
5.2 分子空间结构的几何理论 120
5.2.1 分子空间结构的参数系 120
5.2.2 空间四原子点的结构和它们的参数系 122
5.2.3 多原子点结构的几何分析和它们的参数表达 124
5.2.4 不稳定参数的计数问题 126
5.3 坐标系和坐标变换 127
5.3.1 直角坐标系和它的变换 127
5.3.2 直角坐标系和极坐标系 129
5.3.3 欧拉角和旋转变换 131
5.4 拓扑空间和空间多面体 132
5.4.1 集合和拓扑空间 132
5.4.2 多边形和空间多面体 134
5.4.3 一般线性空间理论和生物大分子的空间结构 136
第6章 生物大分子的空间结构分析 139
6.1 总体结构和形态相似性分析 139
6.1.1 对总体结构的讨论 139
6.1.2 空间结构的相似性 140
6.2 生物大分子的空间结构分析-Ⅱ (形态特征的分析) 143
6.2.1 深度分析和几何计算 143
6.2.2 其他类型深度的定义和性质 146
6.2.3 小球滚动法 147
6.2.4 多面体收缩法 151
6.3 多面体的拟合理论 153
6.3.1 多面体拟合的定义和要求 154
6.3.2 表面的凹、凸的特性指标 155
6.3.3 生物大分子空间结构讨论和分析的意义 157
第7章 随机分析 158
7.1 随机变量和随机系统 158
7.1.1 随机变量及其分布函数 158
7.1.2 主成分分析法和随机控制 162
7.1.3 随机变量的极限性质 163
7.2 几种重要的随机过程 165
7.2.1 随机过程概论 165
7.2.2 独立随机序列 166
7.2.3 泊松过程 167
7.2.4 可加过程 169
7.2.5 对偶过程和首达时间 170
7.2.6 马氏过程的定义 171
7.3 布朗运动和更新过程 174
7.3.1 布朗运动的定义和基本性质 174
7.3.2 布朗运动的极限性质和其他一些分布性质 176
7.3.3 布朗运动的函数变换性质 177
7.3.4 更新过程 178
7.4 复合随机过程 180
7.4.1 复合随机过程概述 180
7.4.2 复合更新过程 181
7.4.3 基因突变序列 181
7.4.4 排队过程 183
7.5 随机微分方程概论 184
7.5.1 随机积分 (伊藤积分) 和随机微分 (伊藤微分) 184
7.5.2 随机微分方程的定义和类型 185
7.5.3 随机微分方程的性质 186
第8章 随机分析应用和神经网络系统 187
8.1 朗之万方程及其应用 187
8.1.1 朗之万方程的定义和求解 187
8.1.2 关于朗之万方程解中参数的讨论 190
8.1.3 涨落分析 191
8.2 随机分析的其他应用 192
8.2.1 基因的突变和比对的随机模型 193
8.2.2 基因的突变和比对中的随机过程 194
8.2.3 基因突变的 A-空间理论和应用 196
8.3 神经网络系统概论 197
8.3.1 神经网络系统的一些基本知识 197
8.3.2 NNS的信息处理过程 199
8.3.3 ANNS200
8.4 ANNS中的基本模型和它们的学习算法 202
8.4.1 感知器的模型和算法 202
8.4.2 HNNS概述 204
8.5 其他类型的智能算法的分类 206
8.5.1 正向和反向的 HNNS206
8.5.2 EM 算法及其理论分析 208
8.5.3 EM 算法的实例计算 209
8.5.4 其他算法和算法的分类 211
第9章 生物大分子的基本结构 213
9.1 糖和脂 213
9.1.1 糖类概论 213
9.1.2 单糖的结构和类型 214
9.1.3 脂类概论 216
9.2 氨基酸和蛋白质概论 218
9.2.1 氨基酸概论 218
9.2.2 氨基酸的结构和表示 221
9.2.3 肽链和蛋白质 224
9.3 核酸简介 227
9.3.1 核苷酸的分子结构 227
9.3.2 DNA的双链结构模型 229
9.3.3 遗传密码子 231
9.3.4 染色体 232
9.4 细胞概论 234
9.4.1 细胞的类型和结构 234
9.4.2 细胞器概述 235
9.4.3 原核细胞和真核细胞的比较 236
第10章 基因组中的基因识别问题 239
10.1 生物信息学中的核酸序列 239
10.1.1 基因组概述 239
10.1.2 不同类型核酸序列的结构分析 242
10.1.3 基因组的其他重要功能特征 245
10.2 基因组和染色体的补充性质 246
10.2.1 DNA和蛋白质的组合与混合结构 246
10.2.2 细胞的有丝分裂和 RNA的结构分析 248
10.3 原核生物基因组的基因识别问题 249
10.3.1 原核生物的基因识别 249
10.3.2 ORF序列的定义和生成算法 251
10.3.3 对基因识别问题的讨论 252
第二部分 信息动力学和分子动力学
第11章 ID概论和一级结构的ID分析 257
11.1 ID概论 257
11.1.1 数据库的类型和特征 257
11.1.2 ID的基本方法之一: 信息统计法 259
11.1.3 ID的基本方法之二: 组合分析法 262
11.1.4 一级结构的词法和句法分析 263
11.2 蛋白质一级结构的ID分析 266
11.2.1 蛋白质一级结构数据库的选择和特征数的计算 266
11.2.2 蛋白质一级结构的ID运动方程 268
11.2.3 IDF的频谱分析 271
11.2.4 有关频谱分析的讨论和思考 273
11.3 基因组的ID分析 (信息统计法) 274
11.3.1 概论 274
11.3.2 IDF的计算结果和分析 276
11.3.3 由基因组IDF所产生的词和词法分析 279
11.3.4 基因组ID分析的组合分析法 281
11.4 原核生物的基因识别问题 284
11.4.1 CDS和 ORF序列的数据结构 285
11.4.2 原核生物的基因识别计算 286
11.4.3 基因识别的IDF法 288
第12章 蛋白质的三维
