Реакция - это математическое выражение, описывающее процесс трансформации, переноса или связывания, который изменяет один или несколько видов. Обычно количество разновидности изменяется в результате реакции.
В SimBiology ® реакция представлена reaction object, которая имеет следующие свойства.
Reaction property - Математическое выражение, описывающее реакцию
ReactionRate property - математическое выражение, определяющее скорость объединения реагентов с образованием продуктов. Вы можете предоставить эту информацию явно или использовать KineticLaw для заполнения этой информации.
KineticLaw property - объект, указывающий закон скорости, определяющий тип скорости реакции. Примеры: Анри-Михаэлис-Ментен и Массовое действие. Объект также определяет species objects, или parameter objects. Это свойство является необязательным. Он служит в качестве матрицы для скорости реакции и обеспечивает удобный способ применения специального закона скорости к множественным реакциям. Если используется это свойство, оно автоматически заполняет ReactionRate собственность.
Реакция привязывается к модели.
| Для получения информации о... | Видишь... |
|---|---|
| Создание и добавление реакции к модели | addreaction |
| Методы и свойства реакции | reaction object |
| Создание и добавление кинетического закона к реакции | addkineticlaw |
| Методы и свойства кинетического закона | KineticLaw object |
Используйте стандартную химическую нотацию реакции, чтобы создать математическое выражение для реакции (Reaction свойство reaction object).
Ниже приведены правила записи выражений реакции:
Используйте пробелы до и после названий видов и стехиометрических значений.
Значения стехиометрии должны быть положительными.
Если значение стехиометрии не указано, предполагается, что 1.
В модели с одним отсеком укажите виды с помощью speciesName. В модели с несколькими отсеками укажите виды, используя квалифицированные названия: compartmentName.speciesName. Например, nucleus.DNA обозначает вид DNA в отсеке nucleus.
Заключите в скобки имена с символами, отличными от букв и цифр (включая пробелы).
Реакции могут быть обратимыми (<->) или необратимым (->).
Примеры выражений реакции включают в себя:
Creatine + ATP <-> ADP + phosphocreatine glucose + 2 ADP + 2 Pi -> 2 lactic acid + 2 ATP + 2 H2O cytoplasm.A -> nucleus.A [compartment 1].[species A] -> [compartment 2].[species A]
Примечание
Одни и те же виды могут использоваться несколько раз в списке реакций или продуктов. Выражение '2 A' эквивалентно 'A + A'.
Используйте любой допустимый код MATLAB ® для создания математического выражения для скорости реакции (ReactionRate свойство reaction object). Скорость реакции может определять отделения, виды или параметры.
Ниже приведены правила записи выражений скорости реакции:
Выражение должно быть одной инструкцией MATLAB, которая возвращает скаляр.
В модели с одним отсеком укажите виды с помощью speciesName. В модели с несколькими отсеками укажите виды, используя квалифицированные названия: compartmentName.speciesName. Например, nucleus.DNA обозначает вид DNA в отсеке nucleus.
Заключите в скобки имена с символами, отличными от букв и цифр (включая пробелы).
Не завершайте выражение скорости реакции любым из следующего:
Точка с запятой
Запятая
Текст комментария, которому предшествует %
Линейные продолжения, указанные ...
Например, если имеется следующее выражение реакции:
Creatine + ATP <-> ADP + phosphocreatine
и реакция следует кинетике массового действия, тогда экспрессия скорости реакции будет:
K*Creatine*ATP - Krev*ADP*phosphocreatine
Совет
Если выражение скорости реакции не является непрерывным и дифференцируемым, перед моделированием модели см. раздел Использование событий для устранения прерываний в выражениях скорости реакции и правила.
A KineticLaw object имеет область действия для реакции и указывает:
Закон скорости, определяющий тип скорости реакции. Примеры: Анри-Михаэлис-Ментен и Массовое действие.
виды и параметры
A KineticLaw object служит в качестве матрицы для скорости реакции и обеспечивает удобный способ применения специального закона скорости к множественным реакциям. Этот объект можно использовать для создания скорости реакции, которая заполняет ReactionRate имущества reaction object.
Например, при создании KineticLaw object который определяет Анри-Михаэлис-Ментен для KineticLawName, виды S, и параметры Vm и Kmзакон скорости реакции:
+ S)
Тогда при создании reaction object который указывает предыдущий KineticLaw object и виды следующей экспрессии реакции:
A -> B
с Vm = Va и Km = Ka и S = A, тогда уравнение скорости реакции:
A)
При реакции нулевого порядка скорость реакции не зависит от концентрации реагентов. Примерами реакций нулевого порядка является синтез из null и моделирование исходного вида, который добавляется в систему с заданной скоростью.
reaction: null -> P
reaction rate: k mole/second
species: P = 0 mole
parameters: k = 1 mole/secondПримечание
При указании null скорость реакции должна быть определена в единицах количества в единицу времени, а не концентрации в единицу времени.
Ввод реакции выше в программное обеспечение и моделирование дает следующий результат:
Кинетика массовых действий нулевого порядка
Примечание
Если количество реагента с кинетикой нулевого порядка достигает нуля до окончания моделирования, то количество реагента может быть ниже нуля независимо от заданного решателя или допусков.
Примеры создания других скоростей реакции см. в разделах Определение скоростей реакции с помощью кинетики массового действия и Определение скоростей реакции с помощью кинетики фермента.
При расчете видовых потоков SimBiology должна определить, указаны ли скорости реакции в измерениях количества/времени или концентрации/времени. Когда все отсеки в модели имеют вместимость в одну единицу, количество и концентрация численно эквивалентны.
Для всех остальных моделей численные результаты моделирования зависят от того, какую интерпретацию выбирает SimBiology. SimBiology определяет, находится ли скорость реакции в измерениях количества/времени или концентрации/времени с помощью размерного анализа ReactionRate выражения. Этот минимальный уровень размерного анализа всегда возникает, даже когда DimensionalAnalysis и UnitConversion выключены.
DefaultSpeciesDimension свойство определяет размеры видов, появляющихся в скорости реакции. SimBiology выводит размеры параметров, появляющихся в скорости реакции, из их ValueUnits собственность. Если какие-либо параметры, появляющиеся в выражении скорости реакции, не имеют единиц, SimBiology интерпретирует скорость реакции в измерениях количества/времени. Поэтому единственным способом указать, что скорость реакции имеет размеры концентрации/времени, является назначение соответствующих единиц всем параметрам.
Укажите реакции, которые охватывают отсеки с помощью синтаксиса compartment1Name.species1Name –> compartment2Name.species2Name. Размеры скорости реакции должны соответствовать количеству/времени, если выполняется одно из следующих условий:
Виды реагентов находятся в разных отсеках.
Реакция является обратимым массовым действием, и продукты находятся во множестве отделений.
Примечание
MassAction и Unknown кинетические законы могут иметь различные результаты моделирования, даже если скорость реакции одинакова. Это может произойти, когда происходит обратимая реакция с видами в разных отсеках. Разница в результатах моделирования обусловлена масштабированием объема, выполненным SimBiology во время анализа размеров. Для получения дополнительной информации см. Деривация ОДУ из реакций. В частности, для MassActionSimBiology использует соответствующие объемы отсека для умножения прямой и обратной скоростей. Однако для Unknown и другие встроенные кинетические законы, SimBiology умножает всю скорость только на один отсек, который содержит реагенты. Чтобы точно увидеть, какие объемы отсека используются для масштабирования, используйте getequations или откройте представление «Уравнения» в приложении SimBiology и проверьте раздел ОДУ.
Рассмотрим реакцию a + b —> c. Используя кинетику массового действия, скорость реакции равна k*a*b, где k - постоянная скорости реакции. Если указать, что начальные суммы a и b являются 0.01 molarity и 0.005 molarity соответственно, тогда скорость реакции находится в концентрации/времени (и единицы molarity/second), если единицы k являются 1/(molarity*second). При указании k с другим эквивалентным определением единицы измерения, например, 1/((moles/liter)*second)SimBiology проверяет соответствие физических величин. Если физические величины не совпадают, появляется ошибка, и модель не моделируется.
Если в предыдущем примере указаны начальные суммы a и b являются 0.01 и 0.005 соответственно, без указания единиц, SimBiology проверяет, DefaultSpeciesDimension является substance или concentration. Если DefaultSpeciesDimension является concentrationи вы устанавливаете единицы на константу скорости так, чтобы размеры скорости реакции соответствовали концентрации/времени, SimBiology масштабирует количества видов для емкости отсека и возвращает значения видов в концентрации.
Если указаны начальные суммы a и b как 0.01 molarity и 0.005 mole соответственно, включить масштабирование объема для b в выражении скорости реакции. Включите масштабирование объема в константу скорости и установите соответствующие единицы константы скорости (1/(mole*second) для концентрации/времени, или 1/(molarity*second) для количества/времени).
Систему уравнений, созданную SimBiology, можно просмотреть при построении модели с помощью выражений реакции. Дополнительные сведения см. в разделе Просмотр уравнений модели.