中文摘要：

生物系统中存在大量的、相对独立的、具有特定功能的网络模块及其整合网络。从生物物理学的观点，揭示这些相对简单网络模块及其整合的功能对于理解更为复杂生物网络的运行机制和细胞内部过程是基本和重要的，也对阐明生物网络的设计原理大有帮助。本项目旨在研究生物调控网络的生物学功能，关注于若干基本但典型的整合调控模块，如两成分的耦合正负反馈环、三成分的耦合正负反馈环、自促进或自抑制反馈环耦合前馈环（包括一致和非一致前馈环）等整合网络。通过数学建模、数值模拟和理论分析等环节，并考虑生物过程及环境如时间延迟、分子噪声、信号整合、时间尺度等因素，以及结合模式生物的实验结果等，来阐明特定结构网络的本质功能。通过这种系统的研究，我们试图总结出整合调控网络和生物学功能之间关系的某些一般性规律。本项目的研究在药物设计、基因治疗等方面具有潜在的应用前景。

结论摘要：

生物系统中存在大量相对独立且具有特定功能的网络模块及其整合网络。从生物物理学的观点，揭示这些网络模块及其整合的功能对于理解更为复杂生物网络的运行机制和细胞内部过程是基本和重要的，也对阐明生物网络的设计原理大有帮助。针对当前生物网络研究的复杂性，我们深入研究了生物网络模块及其整合模块，获得了一批研究成果。首先，我们提出基于二项矩的主方程系统建模方法和基于大规模搜索的网络功能研究方法，并且该方法生物网络模块的研究中都得到具体的应用；其次，我们总结出生物网络模块与功能之间的关系，特别是启动子架构模块的生物学功能和振动模块的生物学功能；这些研究成果为理解细胞内部过程、总结出合成生物学的设计原理奠定了基础，在生物制药、人造器官、基因理疗等领域具有潜在的应用前景。