系统生物学研究中的随机过程与统计力学方法

活的生物体是典型的非平衡系统，其显著特征是新陈代谢。许多生物功能是通过DNA、RNA、蛋白质等组成成分间大量固有的强的非线性相互作用而形成的。我们已建立了非平衡系统的严格数学理论。本项目拟利用这一理论、特别是其中关于马氏链和扩散过程的环流、熵产生与不可逆性的理论来研究系统生物学中的一些重要问题，例如分子马达、酶动力学、输运子、泵、以及新陈代谢网络等；我们将建立这些生化反应与物质输运系统的随机过程模型，通过理论分析和对一些具体例子的随机模拟，研究它们各自功能、性质形成的机制。特别地，我们将计算酶催化反应的反应流，分子马达、输运子与泵的输运速度；讨论它们与各参与组分的浓度、内外部参数间的关系；讨论反应流量、输运速度与过程的环流、熵产生、不可逆性的关系；研究反应路径和新陈代谢控制等问题。