Models of Cellular Regulation pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Oxford University Press

作者:Baltazar Aguda

出品人:

页数:256 pages

译者:

出版时间:2008

价格:$90.00

装帧:Hardback

isbn号码:9780198570912

丛书系列:

图书标签:

Biology
细胞调控
分子生物学
生物化学
信号转导
基因调控
细胞生物学
系统生物学
建模
生物信息学
生命科学

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具体描述

The human genome of three billion letters has been sequenced. So have the genomes of thousands of other organisms. With unprecedented resolution, modern technologies are allowing us to peek into the world of genes, biomolecules, and cells - and flooding us with data of immense complexity that we are just barely beginning to understand. A huge gap separates our knowledge of the components of a cell and what is known from our observations of its physiology. The authors have written this graduate textbook to explore what has been done to close this gap of understanding between the realms of molecules and biological processes. They have gathered together illustrative mechanisms and models of gene regulatory networks, DNA replication, the cell cycle, cell death, differentiation, cell senescence, and the abnormal state of cancer cells. The mechanisms are biomolecular in detail, and the models are mathematical in nature. The interdisciplinary presentation will be of interest to both biologists and mathematicians and every discipline in between.

细胞分子机制的宏大叙事：解析生命调控网络的精妙设计书名：未定（暂定为《生命调控网络：从信号转导到基因表达的动态平衡》）作者群：[此处留空，或填写虚构的知名学者群体] 出版社：[此处留空，或填写专业学术出版社名称] --- 概述：超越单一模型的整合性视角本书旨在为生命科学研究者、高级本科生及研究生提供一个全面、深入且高度整合的视角，用以理解细胞生命活动背后复杂的、多尺度的调控网络。我们不再局限于描述单一的信号通路或分子元件，而是将焦点置于这些元件如何相互交织、形成动态的、适应性的系统。本书的核心论点是：细胞的稳态并非由静止的部件维持，而是通过高度反馈和前馈控制的复杂网络，在不断的环境压力和内部扰动下实现精密的动态平衡。全书结构围绕生命活动的三大核心支柱展开：信息接收与传递、能量代谢的调控、以及遗传信息的精确执行。我们采用了系统生物学、计算生物学与实验分子生物学深度融合的研究范式，力求揭示“调控”的本质——即信息在分子层面上的编码、传递、放大、整合与最终决策。第一部分：信号转导的拓扑结构与动态响应（约 400 字）本部分详细剖析了细胞如何感知外部世界的微妙变化，并将这些信息转化为内部执行指令的过程。我们摒弃了传统的线性通路模型，转而强调网络的拓扑结构对信号响应特性的决定性影响。 1. 受体家族的多样性与功能异构：深入探讨 G 蛋白偶联受体 (GPCRs)、酪氨酸激酶受体 (RTKs) 以及核受体家族在配体识别、膜锚定与膜内信号起始中的结构生物学基础。重点分析受体寡聚化（如异源二聚体的形成）如何改变信号放大率和信号特异性。 2. 衔接蛋白与支架结构：详细描述了信号集成节点的设计原理。阐明 SH2/PTB 结构域如何实现对磷酸化位点的“智能”识别，以及各类支架蛋白（Scaffolds）如何通过空间排布优化反应速率，并避免不必要的交叉激活（Crosstalk）。 3. 负反馈与前馈调控的工程学意义：分析经典的 MAPK 级联反应中，负反馈回路（如通过磷酸酶激活或抑制上游激酶）如何实现信号的振荡、脉冲式输出或快速适应性响应。同时，探讨前馈回路在实现“迟滞效应”（Hysteresis）中的关键作用，确保细胞在确认信号的真实性后才进行不可逆的决策。 4. 细胞内离子流动的网络效应：关注 Ca2+ 信号、IP3/DAG 通路在三维细胞空间中的扩散动力学，以及离子通道的电压或化学门控机制如何与蛋白磷酸化网络形成双向耦合，共同驱动细胞迁移和分泌活动。第二部分：代谢网络的重塑与能量授权（约 450 字）细胞的生存和功能执行严重依赖于其能量状态和生物合成潜力。本部分聚焦于代谢流如何被精确调控，以适应细胞周期、分化状态或环境胁迫。 1. 核心代谢路径的整合调控：全面审视糖酵解、三羧酸循环（TCA）和氧化磷酸化（OXPHOS）的分子开关。特别关注关键限速酶（如 PFK-1, Isocitrate Dehydrogenase）如何通过变构效应和共价修饰（如 AMP/ATP 比值、NAD+/NADH 比值）实现对整个代谢流的实时监控与调控。 2. 营养感应系统的核心：深入解析 mTORC1 通路作为主要的生长感应器的调控机制。不仅描述其对氨基酸、葡萄糖和能量的感受器，更侧重分析其下游效应器（如 S6K 和 4E-BP1）如何精确控制蛋白质合成的“投入成本”。此外，探讨 AMPK 在能量低谷时如何通过抑制耗能过程（如脂肪酸合成）和激活分解过程来恢复细胞能态。 3. 跨区室的代谢耦合：讨论线粒体、细胞质和内质网之间的代谢物交换与信号传递。例如，探讨线粒体 ROS 的产生如何作为一种信号分子反馈至细胞核，影响基因转录因子活性，从而实现全局性的氧化应激响应。 4. 脂质代谢的调控维度：分析脂肪酸合成与分解的分子调控因子（如 SREBP 和 PPARs），以及细胞如何利用脂质储存和膜结构的重塑来支持细胞分裂或免疫反应。第三部分：遗传信息的执行与表观遗传的动态开关（约 450 字）本部分转向细胞核内部，探讨信息如何被读取、编辑和精确执行，特别是表观遗传机制如何作为中介层，将环境信号转化为持久的基因表达模式。 1. 染色质重塑的机械与化学驱动力：详述 SWI/SNF 家族等 ATP 依赖性染色质重塑复合物如何通过推移、重排或替换核小体来暴露或掩盖 DNA 序列。分析组蛋白修饰（H3K4me3, H3K27ac 等）的“读码器”（Readers）如何识别这些标记，并招募转录机器。 2. 转录因子的动态结合与竞争性排斥：剖析转录因子（TFs）如何通过高亲和力结合位点（Enhancers/Promoters）实现对基因组的精准控制。重点讨论 TF 间的协同作用（Synergism）与拮抗作用（Antagonism），以及它们如何与染色质重塑因子协同工作，决定基因表达的“开”与“关”。 3. RNA 调控的层级结构：深入研究非编码 RNA（ncRNA）在调控网络中的作用。分析微小 RNA（miRNA）如何通过靶向多个 mRNA 来实现对信号通路的整体“微调”，以及长链非编码 RNA (lncRNA) 在染色质结构的三维组织和染色质环形成中的支架作用。 4. 细胞命运决定的路径整合：以干细胞分化为例，展示信号通路、代谢状态与表观遗传状态三者如何通过整合性节点（如特定的转录因子组合）共同决定细胞命运的不可逆转变，强调这一过程的鲁棒性（Robustness）与灵活性（Flexibility）。结语：从模块化到整体涌现（约 200 字）本书的最终目标是引导读者超越对单个分子事件的线性叙事，转向对整个细胞调控系统的宏观理解。我们将总结调控网络的通用设计原则，如模块化、冗余性、模块间耦合和信息压缩。我们强调，理解生命系统的精妙之处，关键在于认识到其涌现特性——即整体功能大于部分之和。通过对这些动态、反馈驱动的网络的深入剖析，读者将能够运用系统生物学的思维框架，设计更精准的实验，并预测细胞在面对疾病状态或药物干预时可能出现的适应性或代偿性反应。本书是一份对生命调控艺术的详尽工程学分析报告。