浅谈数学在生物学中的应用.ppt
《浅谈数学在生物学中的应用.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浅谈数学在生物学中的应用.ppt(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
浅谈数学在生物学中的应用,白玉巍(生命科学学院生物科学专业),南开大学第三届“数学之美”大学生论坛,生物+数学=?
恩格斯当年在自然辩证法中写到:
“数学的应用在固体力学中是绝对的,在气体力学中是近似的,在液体力学中已经比较困难了,在化学中是最简单的一次方程式,在生物学中等于零。
”这就是19世纪的评价。
南开大学第三届“数学之美”论坛,生物+数学=?
然而到了21世纪,我们清楚地认识到,数学已经被广泛地应用于生命科学中。
生物数学是生物学与数学互相渗透形成的边缘学科,其前身为生物统计学,内容涉及到概率论、数理统计、微分方程、运筹学、控制论、拓扑学、系统最优理论以至于模糊数学,成为现代数学的一个崭新的分支。
生物数学在生命科学中有着广泛的应用,同时也具有其独特的发展过程。
南开大学第三届“数学之美”论坛,数学概率在遗传学中的应用,数学在生物学中的应用,数学在DNA和蛋白质结构中的应用,Conclusion,2,3,数学在细胞分裂中的应用,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学作图法,拓扑学,数学在生物化学中的应用,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在生物化学中的应用,DNA是双股螺旋结构,超螺旋:
螺旋的螺旋,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在生物化学中的应用,拓扑学用于研究一种物体在不断变形情况下的某些不变的性质。
例如,DNA超螺旋的性质是可以定量的,这种量化的建立加深了对DNA结构和功能的了解。
这种定量化的研究借用了数学上的一个分支拓扑学。
一个共价环形DNA分子无论怎样变形或弯曲,它的拓扑学性质是不变的。
南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在生物化学中的应用,CompanyLogo,DNA的超螺旋是由拓扑连系数(Lk)定义的一个闭合环形的DNA分子的连系数,严格的等于没有任何超螺旋情况的螺旋数,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在生物化学中的应用,在酶促反应动力学中,有一个很著名的方程米氏方程。
双倒数,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在生物化学中的应用,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学概率在遗传学中的应用,Mendel第一定律均等分离定律(equalsegregation):
一个基因对的两个基因,在配子形成时,彼此分开,分别进入配子中,其结果半数配子携带这一对基因中的一个,另一半携带另一个。
南开大学第三届“数学之美”论坛,数学概率在遗传学中的应用,Mendel第二定律自由组合定律在配子形成时,各对等位基因彼此分离后,独立自由地组合到配子中。
CompanyLogo,数学概率在遗传学中的应用,条件概率,概率的相加法则,概率的相乘法则,概率之值在0和1之间变化即0P1,各种概率之和等于1,遗传概率,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学概率在遗传学中的应用,+,+,=1,南开大学第三届“数学之美”论坛,CompanyLogo,数学概率在遗传学中的应用,患病家系,白化病,色盲症,P(A),相乘法则:
P(A*B)=P(A)*P(B),P(B),相加法则:
P(A+B)=P(A)+P(B),南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在DNA和蛋白质结构中的应用,DNA双螺旋结构蛋白质的螺旋结构,组合问题,为什么大自然要选择“螺旋形”作为这些生物大分子的结构基础呢?
南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在DNA和蛋白质结构中的应用,在一个体积一定的容器内,能够容纳的最长的线条的形状是螺旋形,在最小空间内包含最多的遗传信息,南开大学第三届“数学之美”论坛,数学在生物学中的应用,“大自然这本书是用数学语言组成的。
”伽利略,白玉巍(生命科学学院生物科学专业),ThankYou!
南开大学第三届“数学之美”大学生论坛,