麻省理工学院“开放式课程网页” | 物理学 | 8.592 2003春季课程：生物学中的统计物理


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审定：无
翻译：何峥鸣(简介并寄信)、虞倬昕(简介并寄信)
编辑：陈盈(简介并寄信)

课	课程单元	重要日期
1	课程绪论(内容与构架) Introduction to Course (Material and Organization) 课程大纲，程序与要求 Outline of the Course, Procedures and Requirements 细胞类型 Cell Types 细胞内含物 Contents of a Cell 中心法则 Central Dogma
2	分子进化 Molecular Evolution 突变，基因复制 Mutations, Gene Duplications, ... 趋异/趋同 Divergent/Convergent 多态性 Polymorphism 系统发生树 Phylogenetic Trees
3	概率论 Probability Theory 定义，实例 Definitions, Examples 中心极限法则，极值 Central Limit Theorem, Extreme Values 信息/墒 Information/Entropy
4	基因注释与相似性探测 Gene Annotation and Similarity Detection 问题的起源与重要性 Origin and Importance of Problem 相似性计分 Scoring Similarities 比对类型: 局部比对, 全局比对, 间隔比对等 Alignment Types: Local, Global, Gapped, etc. BLAST 与数据库检索 BLAST and Database Searches	提交作业1 Assignment 1 due
5	序列比对与统计物理 Sequence Alignment and Statistical Physics 适用于最佳比对的动态规划算法 Dynamic Programming Algorithms for Optimal Alignments 与定向路径归纳的转换矩阵法一致 Correspondence to Transfer Matrix Methods for Summing over Directed Paths 极值(Gumbel 分布) Extreme Value (Gumbel Distribution) 与表面增长与不对称排斥过程的关系 Relations to Surface Growth and Asymmetric Exclusion Processes
6	替换矩阵 Substitution Matrices 马尔科夫文本 Markov texts 脉幅调制（PAM ）矩阵 PAM matrices
7	聚合物的统计物理学 Statsitical Physics of Polymers 波动缓和刚性 Softening of Rigidity by Fluctuations 熵与马尔科夫链 Entropy and Markov Chains 吸引，排斥与Flory理论 Attractions, Repulsions, Flory Theory 环熵 Loop Entropies	提交作业2 Assignment 2 due
8	DNA DNA 弹性 Elasticity 融解，解链 Melting, Unzipping 易位与组装 Translocation and Packing
9	RNA RNA RNA功能：mRNA，tRNA，核糖体 RNA Functions of RNA: mRNA, tRNA, Rybosomal RNA 二级与三级结构 Secondary and Tertiary Structure 不含假纽结/的二级结构 Secondary Structures without Pseudo-knots
10	蛋白质 Proteins 相互作用: 疏水作用, 范德华力, 库仑相互作用,共价键 Interactions: Hydorophobicity, van der Waals, Coulomb, Covalent Bonds 二级结构元件 Secondary Structure Elements 结构分类，结构的难点确定 Classification of Structures, and the Difficulty of Structural Determination 胞内折叠：伴侣分子，联合移动的折叠，聚集与小纤维 Folding in the Cell: Chaperones, Co-translational, Aggregation and Fibrils	提交作业3 Assignment 3 due
11	随机能量模型 Random Energy Model 点格模型 Lattice Models 结构图序列 Sequence to Structure maps
12	带电聚合物 Charged Polymers 巨离子, 阴阳离子对, 泊松-波尔兹曼方程 Macro-ions, Counter-ions, Poisson-Boltzmann Equation DNA与蛋白质间的静电相互作用 Electrostatic Interactions between DNA and Proteins	提交作业4 Assignment 4 due
13	蛋白质设计 Protein Design
14	结构元件 Structural Elements 膜的弹性与波动 Membrane Elasticity and Fluctuations 跨膜运输 Transport through membranes
15	蛋白质-核酸复合物 Protein-Nucleic Acid Composites 蛋白因子与DNA 调控元件的特殊或非特殊结合 Specific and Non-specific Binding of Factors to DNA Regulatory Elements Borg-von Hippel,权重矩阵（分布图），信息内容 Borg-von Hippel, Weight Matrices (Profiles), Information Content DNA的大规模组装；组蛋白与异染色体 Large Scale Packaging of DNA; Histones, Heterochromatin	提交作业5 Assignment 5 due
16	血红蛋白 Hemoglobin 分子进化，多态性与选择 Molecular Evolution, Polymorphism, Selection etc. 折叠与纤维化（正常与异常血红蛋白） Folding and Fibrilation (of Normal and Abnormal Hemoglobin) 蛋白功能：从分子水平到生理水平 Protein Function from Molecular Level to Physiology 变构调节的物理学 Physics of Allosteric Regulation
17	微管与马达 Microtubules and Motors 微管增长与动力学不稳定性 Microtubule Growth and Dynamic Instability 微管上的马达运动 Motor Motion on Tubules 马达-管模式 Motor-tubule Patterns 细胞骨架的丝状结构 Filaments in the Cycloskeleton 微管结构 Microtubule Structure 动力学不稳定性 Dynamic Instability 体外微管与马达的自组织 Self-organization of Microtubules and Motors in vitro	提交作业6 Assignment 6 due
18	分子马达 Molecular Motors 棘齿, 不对称的跳跃模型 Ratchets, Asymmetric Hopping Models 不对称的跳跃模型 Asymmetric Hopping Models 随机动力学 Stochastic Dynamics 从布朗颗粒到Langevin 与 Focker-Planck方程 From Brownian Particles to Langevin and Focker-Planck Equations
19	细胞运动 Cell Motion 低雷诺数时的生命 Life at Low Reynolds Number 趋化性, 有偏好的随机游走 Chemotaxis, Biased Random Walks van Oudernaarden的移动囊泡 Moving Vesicles of van Oudernaarden 建模网络 Modeling Networks 随机网络 Random Networks	提交作业7 Assignment 7 due
20	血红蛋白载氧 Oxygen Binding in Hemoglobin 氧气结合中的协同效应 Cooperativity in Oxygen Binding 玻尔效应 The Bohr Effect Monod-Wyman-Changeux 模型 Monod-Wyman-Changeux Model
21	网络简介 Introduction to Networks 在生物中的实例(代谢，调控等) Examples in Biological Context (Metabolic, Regulatory, etc.) 化学作用与通量平衡方程 Chemical Interactions and Flux Balance Equations 网络中的确定性分析与随机分析 Deterministic and Stochastic Analysis in Networks 微阵列技术 Micro-array Technology “DNA 芯片”：斑点微阵列；AFFYMETRIX, ... 'DNA Chips:' Spotted Microarrays; AFFYMETRIX, ... 基因表达谱 Gene Expression Profiles 聚类分析，疾病检测等 Clustering Analysis, Disease Detection, etc.
22	网络动力学 Network Dynamics 无限网络 Scale Free Networks 网络动力学 Dynamics on Networks 神经网络的Hopfield模型 Hopfield Model of neural networks	提交作业8 Assignment 8 due
23	振荡与不动点 Fixed Points and Oscillations 不动点的稳定性 Stability of Fixed Points 生化钟 Biochemical Clocks 同步性 Synchronization
24	生物模式 Biological Patterns 形态发生 Morphogenesis 图灵模型 Turing model 原初视皮层中的选择性定向模式 Patterns of Orientation Selectivity in the Primary Visual Cortex
		提交期末专题 Final Project due