Transport And Rate Phenomena in Biological Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Leonard, Edward F.

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页数:0

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isbn号码:9780130421814

丛书系列:

图书标签:

• 生物传输
• 生物反应器
• 速率过程
• 生物工程
• 传质
• 传热
• 流体力学
• 生物动力学
• 膜过程
• 生物医学工程

好的，这是一本关于“生物系统中的物质与能量转运”的图书的详细简介，该书内容不涉及《Transport And Rate Phenomena in Biological Systems》中可能涵盖的特定主题，而是聚焦于其他关键的生物学和物理学交叉领域。 --- 《生命之网：从分子到生态尺度的复杂性与动态演化》 图书简介 《生命之网：从分子到生态尺度的复杂性与动态演化》是一部深入探讨生命系统如何组织、维持和应对环境变化的综合性专著。本书超越了传统生物学对单一物种或过程的关注，着眼于网络理论、自组织现象以及宏观尺度下的动态平衡与信息传递。全书结构严谨，内容丰富，旨在为生命科学、物理学、信息科学以及系统工程领域的学者和高阶学生提供一个理解生命复杂性的全新框架。 第一部分：生命系统的基础架构——网络与拓扑学 本部分首先奠定了理解复杂生物系统的数学和拓扑学基础。我们不再将生物过程视为线性或简单的因果链条，而是将其视为高度互联的网络。 第1章：生物网络的基础概念 本章详细介绍了图论在生物学中的应用。内容涵盖了节点（生物分子、细胞、器官或物种）和边（相互作用、信号通路、能量流动）的定义。重点讨论了无标度网络、小世界网络等拓扑特性在基因调控网络和蛋白质相互作用网络中的体现。我们探索了网络核心性指标（如介数中心性、接近中心性）如何揭示生物系统中的关键调控枢纽。 第2章：信息与物质流的结构依赖性 本章聚焦于网络结构如何决定信息和物质在系统内的传播效率与鲁棒性。我们将分析模块化在代谢通路中的作用，研究功能模块的形成机制及其对系统整体抵抗扰动的能力。此外，通过对比不同网络拓扑（如随机网络与层次化网络）在信息扩散速率上的差异，解释了进化选择如何偏好特定的网络结构来优化功能。 第3章：自组织与涌现现象 生命系统的核心特征之一是其在缺乏中央控制的情况下，能够自发形成有序结构。本章深入探讨了自组织理论，特别是反应-扩散系统（如Turing机制）在形态发生（Morphogenesis）中的应用。我们分析了简单的局部规则如何通过正反馈和负反馈环路，导致细胞群体行为、群体运动乃至胚胎发育中的复杂模式的涌现。 第二部分：动态平衡与跨尺度整合 生命系统并非静态的，其特征在于对动态变化的适应性。本部分关注系统如何在持续的能量输入下维持稳态（Homeostasis），并实现跨越多个时间与空间尺度的功能整合。 第4章：能量驱动下的稳态维持 本章讨论了耗散结构理论在生物系统中的应用。我们强调，生命活动是开放系统在远离平衡态下维持低熵状态的典范。重点分析了代谢流的平衡与控制点，探讨了细胞如何通过调节关键酶的活性来维持ATP、pH值、离子梯度等关键参数的动态稳定。我们将引入非平衡态热力学概念，但不涉及生物分子转运的具体速率方程分析。 第5章：时间序列分析与生物节律 生命活动与时间紧密相关。本章聚焦于生物节律（Circadian, Ultradian, Infradian）的机制。我们利用非线性动力学工具，如极限环（Limit Cycles）和吸引子理论，来建模内源性时钟基因网络的振荡行为。分析了环境信号（如光照）如何耦合到内部振荡器，以及这种耦合的可靠性机制。 第6章：生态系统中的物质循环与反馈 将视角提升到生态层面，本章考察了宏观生物圈中的物质（碳、氮、水）循环。我们应用系统动力学模型来描述初级生产者、消费者和分解者之间的相互作用，重点是种群动态（如Lotka-Volterra模型及其扩展）。分析了外部干扰（如气候变化）如何通过正负反馈机制，重塑生态系统的结构和功能稳定性。 第三部分：复杂性、鲁棒性与进化适应 生命系统必须在功能优化和应对不可预测的未来之间取得平衡。本部分探讨了复杂系统如何内建冗余性和可塑性以实现长期生存。 第7章：系统鲁棒性与脆弱性 鲁棒性是复杂系统生存的关键。本章详细分析了生物网络中实现鲁棒性的不同策略，包括冗余备份、功能重叠和模块化隔离。通过模拟随机故障和定向攻击，我们量化了不同拓扑结构下的系统失效阈值，并讨论了病理状态（如癌症或瘟疫爆发）如何表现为系统鲁棒性的崩溃。 第8章：适应性景观与进化路径 进化是系统不断适应环境挑战的过程。本章引入适应性景观（Fitness Landscape）的概念，并结合计算模型，探索系统如何在多维参数空间中导航。我们讨论了突变、选择和漂变的共同作用如何塑造生物网络的连接模式，使系统能够高效地探索新的功能区域，同时避免陷入局部最优陷阱。 第9章：跨尺度因果关系与还原论的局限 最后，本章对全书内容进行整合与反思。我们探讨了系统科学方法论如何帮助我们理解“整体大于部分之和”的现象。通过比较分子水平的调控与群体行为的涌现，强调了自上而下（Top-down）和自下而上（Bottom-up）解释策略的互补性。本书的最终论点是：理解生命系统需要从结构、动力学和信息流三个维度进行统一的、网络的化思考。 --- 目标读者： 生物物理学家、系统生物学家、复杂性科学家、应用数学家、生态建模师以及对生命系统的组织原理有浓厚兴趣的高级研究生和研究人员。 本书特点： 本书以网络科学和非平衡态动力学为核心透镜，提供了一种统一的、跨越分子到生态尺度的生命系统理解范式，强调功能实现背后的结构性约束和动态涌现规律。

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