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基于最大熵原理的动态代谢资源分配。 (英语) Zbl 1443.92075号

概述:生物体已经进化出各种机制来应对环境条件的不可预测性,然而,代谢调节的主流模型通常基于严格的优化原则,而这些原则不考虑不确定性。本文介绍了一个动态代谢建模框架,该框架综合了Ramkrishna及其同事关于资源分配的最新思想和强大的最优控制公式。特别是,他们的工作是基于细胞资源根据最大熵原理在基本通量模式之间分配的假设而扩展的。这些概念通过在动态通量平衡分析和无调节动态代谢模型之间建立平滑插值,概括并统一了动态代谢建模的先前方法。由此产生的理论成功地描述了细胞群体在处理波动环境中的不确定性时所采用的“bet-hedgeng”策略,包括异质资源投资、生长抑制条件下的储备积累以及在分批和连续培养中观察到的酵母生长行为。最大熵原理也被证明可以产生与基本通量模式族之间的资源分配一致的最优控制律,这对模型简化、选择和仿真具有重要的实际意义。

MSC公司:

92C30型 生理学(一般)
92立方厘米 系统生物学、网络
92C45型 生化问题中的动力学(药代动力学、酶动力学等)
94甲17 信息的度量,熵

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