sRNA介导的基因沉默机制是近年来基因调控领域的一个热门课题。传统的反义sRNA一般通过与mRNA配对结合并共同降解来实现目标基因的沉默。在共降解模型下，sRNA介导的基因沉默具有阈值-线性响应特性和阈值附近的噪声增大特性。最近实验发现，在sRNA调控的多靶标系统中，sRNA降解某些靶标mRNA后自身表达量基本不变，可以继续降解其它靶标mRNA。本文在共降解模型的基础上引入sRNA回收率的概念，建立催化式sRNA介导的基因沉默模型，并从确定性动力学和随机过程两个方面分别研究它的响应特性和噪声特性。本文研究发现，催化式sRNA可以保持共降解式sRNA的阂值-线性响应特性和阈值噪声增大特性，还可以通过改变自身的回收率来调节目标基因的表达阈值，从而介导多个靶基因的层次性表达。本文还发现相对于共降解式sRNA，催化式sRNA可以更快更稳定地实现其抑制功能。全催化式sRNA还可以扮演类似转录因子在转录抑制目标基因中的角色。通过研究催化式sRNA调控的双靶标mRNA模块，本文发现在共降解靶标和催化式sRNA快速配对条件下，该模块可以作为催化式靶标稳定而灵敏的精细开关。　　 为了深入探讨生物调控网络在随机噪声中的鲁棒性和全局稳定性，本文又研究了非平衡态系统的随机动力学问题。基于非平衡系统的稳态概率分布，本文在非平衡有效势景观的理论框架下发展了稳态概率密度流理论。通过研究单稳网络模块和生物振荡模块中化学动力学的反应流与系统状态空间上稳态概率密度流的关系，本文从宏观和微观两个方面揭示了非平衡稳态系统的能量泵入和非平衡化学势差是打破细致平衡条件产生稳态流的原因。本文还着重研究了生物振荡模块在改变能量泵入和化学势差时的动力学行为，并定量地讨论了稳态流在维持生物振荡系统对抗噪声干扰及增加系统鲁棒性等方面的作用。本文还发现稳态流的增加可以引起系统结构的转变乃至耗散结构的产生，并得出结论:生物系统倾向于利用能量泵入产生最大的稳态流来维持系统耗散结构的稳定，以执行特定的生物功能。