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变构系统对生物膜的分析采用时间最小最优控制原理。 (英语) 兹比尔1068.92502

小结:我们计算了生物变构体系中物种浓度的时间变化。变构性质由组成系统的相同亚基的协同作用和协同作用来描述。合作性的特征是底物与亚基的结合加速,以及它们的结构变化。协同机制一次激发整个分子从非活性状态到活性状态的全部或非形成性变化。随着结合底物数量的增加,所有亚基的协同构象转变强烈地指向活性态。这两种特性节省了系统完全激活和完全底物结合的时间。变构作用在生物信号传递的兴奋膜上的氧结合、免疫防御反应和离子通道门控等紧急情况下经常发生。因此,变构系统的时间行为可以解释为最短时间受控系统。因此,我们提出了时间最小最优控制原则,作为变构系统激活和结合过程的组织策略。
我们提出了15个非线性微分方程来描述组成双激活剂-双底物变构体系的物种浓度的时间变化。基于最小最优控制理论,通过对系统哈密顿量的偏微分,得到了另一组共状态变量的十五个非线性微分方程。计算出的物种浓度随时间而波动。变构参数的减少同步地改变了这些时间变化。当底物和活化剂的量设置为时不变时,振荡消失,物种浓度接近稳定水平。这些计算结果在质量上与实际生物物理现象一致。
生物变构系统中物种浓度瞬态变化的当前数学描述将用于评估变构系统在紧急情况下的有效和经济性能。

MSC公司:

92C40型 生物化学、分子生物学
49N90型 最优控制和微分对策的应用
92C30型 生理学(一般)
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