生命科学中的数学
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生命科学中的数学
生物学中的微积分
1.建立反映细菌群体生长情况的数学模型，推导时用的是微积分方法。最后把最
初模型变换成最后关于倍增时间G的表达式，这其中，G是微生物培养和发酵的研究中十分重要的一个量。相关部分我已拍照（附件）。
2.在生物能学方面，一些量的表达，公式的推导需要用到微分和积分的原理。从
假设体系体系能量发生微小变化出发，推导得到相关量的表达式，再对整个过程
进行积分，即可得到反应前后能量的变化。
3.很多生化反应动力学的研究需要用到微积分的原理来建模。如，药物代谢动力
学、DNA复性动力学、酶促反应动力学等等
如果生命是一首诗，那么数学必是埋藏其中深然的律动。
自DNA双螺旋结构发现以来，以各种数学解读生命之发展模式，成为新时代生命科学中的显学。一如天文物理学者关心的日起、日落；亦如化学反应物的趋化、抑制。这其中均有深远的数学机制，而深远往往意味着某种单纯、精简。
我们认识生命科学的方法有很多种，不外乎是不断地观察、实验与认真的生活，而表达以数学，是一种切入的方法、一种直观的方法、一种简化的过程。
《医学和生命科学中的数学问题(影印版)》
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【原 书 名】 Mathematics in Medicine and the Life Sciences
【原出版社】 Springer-Verlag
【作 者】F.C.Hoppensteadt,C.S.Peskin [同作者作品]
【丛 书 名】 Texts in Applied Mathematics
【出 版 社】 世界图书出版公司 【书 号】 7506233045
【出版日期】 1997 年9月 【开 本】 大32 【页 码】 252 【版 次】1-1
【内容简介】
Mathematical Biology is the study of medicine and the life sciences that
uses mathematical models to help predict and interpret what we observe.
This book describes several major contributions that have been made to
population biology and to physiology by such theoretical work.
We have tried to keep the presentation brief to keep the price of the book
as reasonable as possible, and to ensure that the topics are presented at a
level that is accessible to a wide audience. Each topic could serve as a
launching point for more advanced study, and suitable references are suggested to help with this. If the underlying mathematics is understood for
these basic examples. then mathematical aspects of more advanced life
science preblems will
be within reach.
1944年薛定谔的那本将物理学新理论应用到生物学中的通俗读物《生命是什么》影响了一代科学家，如DNA螺旋结构的发现者克里克和沃生就是那本书的受益者。
美国生物科学家林恩·马古利斯和自由作家多里昂·萨根两人合作写的一本学术性科普作品，书的原名是《生命是什么》（what is life？）。
《生物化学系统的计算分析》
图书简介
本书结合PLAS软件，面向生化、遗传研究人员与生物工程技术工作者，讲解如何使用现代计算方法去分析复杂的生物化学系统。阅读学习本书，无需高深的数学基础。本书将数学背景与专业应用分开，在生化分析中直接引用数学结论，读者若觉得有必要，再去翻阅相应的数学知识。本书从生物化学系统建模开始就引入软件PLAS的操作，并将其贯穿计算机模拟、参数估算以及方法可靠性与灵敏度的分析。本书还详细研究了四个文献已有的实例，准确描述了生物化学系统数学建模的完整方法。 每章有练习并附部分答案和提示。本书还提供相关网址，可供查询
今天,我们正处在高科技时代,自然科学的各研究领域都进人了更深的层次和更广的范畴。这就更加需要数学,许多十分抽象的数学概念与理论出人意外地在其他领域中找到了它们的原型与应用。生命科学也是如此,如数理统计、微分方程、拓扑学和积分论、概率论(马尔可夫过程等)应用于人口理论和种群理论;布尔代数应用于神经网络描述;傅里叶分析应用于生物高分子结构,……等等,这一切构成了“生物数学”的丰富内容。
《微积分及其在商业经济生命科学及社会科学中的应用(第9版影印版)》
微分方程及其在生命科学中的应用国际会议
美国生态学家Lotka在1921年研究化学反应和意大利数学家Volterra在1923年研究鱼类竞争时分别提出了现在已经成为生物数学研究中的经典模型之一的Lotka-Volterra系统。Springer出版社以《理论生态学的黄金时代》为题重新出版了二十世纪二，三十年代的生物数学研究文集，除Lotka和Volterra之外，另外两名代表人物是苏联的Kostitzyn 和Kolmogorov。
现在，生物数学的研究已经变得轰轰烈烈。微分方程和动力系统的新理论和新方法大量地应用于种群生态学、种群遗传学、神经生物学、流行病学、免疫学、生理学以及环境污染等问题的研究。生物学在利用数学工具解决实际问题的同时提出了更为现实的和复杂的问题而需要（生物）数学家提出新的方法和工具。
另一方面，数学理论已经从解释生命现象进入到（部分）揭示生命现象的阶段。在利用纯数学解决生命科学问题的同时，生命科学提出的新问题也会促进数学的发展。生物数学的研究就显示出其同时具有纯粹数学和应用数学的综合特征.
同步辐射X射线纳米三维成像技术成功解析“几何明星”凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶结构
同步辐射X射线纳米三维成像技术具有高分辨率、无损三维成像、高穿透性和环境友好等优点，是近年来各国同步辐射优先发展的先进实验技术，在材料科学、环境科学、生命科学和地质科学等学科具有广泛的应用前景。国家同步辐射实验室在教育部“985工程”二期设项目资助下，建成了世界先进水平的高空间分辨的X射线成像实验站。
合肥微尺度物质科学国家实验室纳米材料与化学研究部俞书宏教授、国家同步辐射实验室田扬超研究员及其合作者利用该同步辐射X射线纳米三维成像技术，成功地在室温、空气环境下对运用化学法制造的“几何明星”凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶进行了三维成像，直观地揭示了该凹陷Escher型微晶由四个相同的六角形的板通过相互交叉构筑成具有14个腔洞（其中包括6个正方形和8个三角形）的结构（下图）。与传统的形态和结构分析技术如透视电子显微镜和扫描电子显微镜相比，X射线纳米三维成像技术具有更直观解析复杂形态纳米结构的优点。
相关论文发表在近日出版的《应用物理快报》（Appl.
Phys. Lett. 92,
233104(2008)）上。该论文于近期被《自然•中国》(Nature China )选为来自中国大陆和香港的突出科学研究成果，在2008年6月的“Research
Highlights”（研究亮点）栏目中以“Nanotomography: Crystal clear”为题并附图介绍了该工作
科大新闻网 公告通知
· 学报50周年校庆系列专刊第七辑《信息科学与技术校庆专刊》出版 08-20
· 同步辐射X射线纳米三维成像技术成功解析“几何明星”凹陷Escher型硫化铜十四面体微晶结构 08-19
· 辅导员班主任学校第八期培训班圆满结束 08-19
· 中国科大2008级本科生军训动员大会隆重召开 08-19
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《生物信息学研究中的数学应用》
[目录]
一、数学在生物信息学中应用的背景
（一）、数学应用于生物信息学的原因
（二）、与生物信息学关系密切的数学分支
二、研究POU Domain所用到的方法和思想
（一）、记分矩阵
（二）、空位罚分
（三）、POU Domain编码的多序列比对
（四）、二级结构已知的POU Domain的helix编码和二级结构未知的POU Domain编码的多序列比对
三、对于POU Domain进行比对时所用到的软件和算法
（一）、序列两两比对
1、 Needleman-Wunsch算法
2、 Smith-Waterman算法
（二）、多序列比对及其所用软件
四、结论
五、附录
六、参考文献
七、致谢
[原文]
生物信息学是在数学、计算机科学和生命科学的基础上形成的一门新型交叉学科；是指为理解各种数据的生物学意义，运用数学、计算机科学与生物学手段进行生物信息的收集、加工、存储、传播、分析与解析的科学。近年来随着快速序列测定、基因重组、基因芯片、多维核磁共振等技术的应用，生物学实验数据呈爆炸趋势增长，同时计算机和国际互联网络的发展使对大规模数据的贮存、处理和传输成为可能。作为一门新的学科领域，它是将基因组DNA序列信息分析作为源头，在获得了蛋白质编码区的信息之后进行蛋白质空间结构模拟和预测，然后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。大量多样化的生物学数据资源中必然蕴涵着大量重要的生物学规律，这些规律是我们解决许多生命之谜的关键所在；然而继续沿用传统手段以人脑来分析如此庞杂的数据实在是太勉为其难了！随着实验数据的急剧膨胀迫使我们不得不寻求一些新的强有力的工具去利用它们！本文以研究蛋白质的POU Domain结构特点为例；简要阐述了数学方法和思想,以及计算机和国际互联网资源在生物信息科学中所发挥的重要作用......
