Реакция является математическим выражением, которое описывает процесс преобразования, транспорта или связывания, который изменяет один или несколько видов. Обычно количество вида изменяется посредством реакции.
В SimBiology®, реакция представлена a reaction object, который имеет следующие свойства.
Reaction свойство - Математическое выражение, которое описывает реакцию
ReactionRate Свойство - Математическое выражение, которое определяет скорость, с которой реагенты объединяются, чтобы сформировать продукты. Вы можете предоставить эту информацию явным образом или использовать KineticLaw свойство для заполнения этой информации.
KineticLaw свойство - Объект, который задает закон скорости, который определяет тип скорости реакции. Примерами являются Анри-Михаэлис-Ментен и Массовое действие. Объект также задает species objects, или parameter objects. Это свойство опционально. Он служит шаблоном для скорости реакции и обеспечивает удобный способ применения определенного закона скорости для нескольких реакций. Если вы используете это свойство, оно автоматически заполняет ReactionRate свойство.
Реакция сводится к модели.
| Для получения информации о... | Видите... |
|---|---|
| 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 стандартное обозначение реакции химии, чтобы создать математическое выражение для реакции (Reaction свойство reaction object).
Ниже приведены правила записи выражений реакции:
Используйте пространства до и после имен видов и стехиометрических значений.
Значения стехиометрии должны быть положительными.
Если значение стехиометрии не задано, это принято как 1.
В модели с одним отсеком задайте виды, используя speciesName. В модели с несколькими отсеками задайте виды с помощью квалифицированных имен: compartmentName. speciesName. Для примера, nucleus.DNA обозначает вид DNA в отсеке nucleus.
Заключайте имена с неалфавитно-цифровыми символами (включая пространства) в скобки.
Реакции могут быть обратимыми (<->) или необратимый (->).
Примеры реакционных выражений включают:
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
Один и тот же вид может быть использован несколько раз в списке реакций или продуктов. Выражение '2 A' эквивалентно 'A + A'.
Используйте любой действительный MATLAB® код для создания математического выражения для скорости реакции (ReactionRate свойство reaction object). Скорость реакции может задать отделения, виды или параметры.
Ниже приведены правила написания выражений скорости реакции:
Выражение должно быть одним выражением MATLAB, который возвращает скаляр.
В модели с одним отсеком задайте виды, используя speciesName. В модели с несколькими отсеками задайте виды с помощью квалифицированных имен: compartmentName. speciesName. Для примера, nucleus.DNA обозначает вид DNA в отсеке nucleus.
Заключайте имена с неалфавитно-цифровыми символами (включая пространства) в скобки.
Не прекращайте экспрессию скорости реакции любым из следующих:
Точка с запятой
Запятая
Комментарий к тексту, предшествующему %
Продолжение линии, обозначенное ...
Для примера, если у вас есть следующее выражение реакции:
Creatine + ATP <-> ADP + phosphocreatine
и реакция следует кинетике Действующих Масс, тогда выражение скорости реакции будет:
K*Creatine*ATP - Krev*ADP*phosphocreatine
Совет
Если ваше выражение скорости реакции не является непрерывным и дифференцируемым, см. Использование событий для устранения разрывов в выражениях правила и скорости реакции перед симуляцией модели.
A KineticLaw object относится к реакции и задает:
Закон скорости, который определяет тип скорости реакции. Примерами являются Анри-Михаэлис-Ментен и Массовое действие.
виды и параметры
A KineticLaw object служит шаблоном для скорости реакции и обеспечивает удобный способ применения определенного закона скорости для нескольких реакций. Можно использовать этот объект для создания скорости реакции, которая заполняет ReactionRate свойство reaction object.
Для примера, если вы создаете KineticLaw object который задает Анри-Михаэлис-Ментен для KineticLawName, виды S, и параметры Vm и Km, закон о скорости реакции является:
Затем, если вы создаете reaction object который задает предыдущий KineticLaw object и формируют следующую реакционную экспрессию:
A -> B
с Vm = Va и Km = Ka и S = Aтогда уравнение скорости реакции будет:
При реакции нулевого порядка скорость реакции не зависит от концентрации реагентов. Примерами реакций нулевого порядка являются синтез из null вид 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 вид, скорость реакции должна быть определена в единицах количества за модуль времени, а не в концентрации за модуль времени.
Ввод реакции выше в программное обеспечение и симуляция дает следующий результат:
Метод нулевого порядка Кинетики действующих масс
Примечание
Если количество реагента с кинетикой нулевого порядка достигает нуля до конца симуляции, то количество реагента может опуститься ниже нуля независимо от решателя или установленных вами допусков.
Для примеров создания других скоростей реакции смотрите Define Reaction Rate with Кинетики действующих масс и Define Reaction Features with Enzyme Kinetics.
При вычислении потоков видов SimBiology должна определить, задали ли вы скорости реакции в размерностях количества/времени или концентрации/времени. Когда все отсеки в модели имеют емкость в один модуль, количество и концентрация численно эквивалентны.
Для всех других моделей числовые результаты симуляции зависят от того, какую интерпретацию выбирает SimBiology. SimBiology определяет, находится ли скорость реакции в размерностях количество/время или концентрация/время с помощью размерного анализа ReactionRate выражения. Этот минимальный уровень размерного анализа всегда происходит, даже когда DimensionalAnalysis и UnitConversion выключены.
The DefaultSpeciesDimension свойство определяет размерности видов, появляющихся в скорости реакции. SimBiology выводит размерности параметров, появляющихся в скорости реакции, из их ValueUnits свойство. Если какие-либо параметры, появляющиеся в выражении скорости реакции, не имеют модулей, SimBiology интерпретирует скорость реакции в размерностях количество/время. Поэтому единственный способ определить, что скорость реакции имеет размерности концентрации/времени, - назначить соответствующие модули всем параметрам.
Задайте реакции, которые охватывают отсеки с помощью синтаксиса compartment1Name. species1Name –> compartment2Name. species2Name. Размерности скорости реакции должны разрешиться до величины/времени, если одно из следующих условий верно:
Реагенты находятся в разных отсеках.
Реакция является обратимым массовым действием, и продукты находятся в нескольких отсеках.
Примечание
The MassAction и Unknown кинетические законы могут иметь различные результаты симуляции, даже когда скорость реакции одинаковая. Это может произойти, когда у вас есть обратимая реакция с видами в разных отсеках. Различие в результаты симуляции обусловлено масштабированием объема, выполненным SimBiology во время размерного анализа. Для получения дополнительной информации смотрите Вывод ОДУ из реакций. В частности, для MassActionSimBiology использует соответствующие объемы отсеков, чтобы умножить переднюю и обратную скорости. Однако для Unknown и другие встроенные кинетические законы, SimBiology умножает всю скорость только на один отсек, который содержит реагенты. Чтобы точно увидеть, какие объемы отсеков используются для масштабирования, используйте getequations или откройте представление Equations из приложения SimBiology и проверьте раздел ODE.
Рассмотрим реакцию a + b —> c. Используя кинетику действующих масс, скорость реакции k*a*b, где k - константа скорости реакции. Если вы задаете это начальное количество a и b являются 0.01 molarity и 0.005 molarity соответственно, тогда скорость реакции находится в концентрации/времени (и модулях molarity/second) если модули измерения k являются 1/(molarity*second). Если вы задаете k с другим эквивалентным определением модуля, например 1/((moles/liter)*second)SimBiology проверяет, соответствуют ли физические величины. Если физические величины не совпадают, вы видите ошибку, и модель не моделируется.
Если в предыдущем примере вы задаете, что начальные суммы a и b являются 0.01 и 0.005 соответственно, не задавая модулей, SimBiology проверяет, DefaultSpeciesDimension ли является substance или concentration. Если DefaultSpeciesDimension является concentrationи вы устанавливаете модули измерения на константе скорости так, чтобы размерности скорости реакции определялись концентрацией/временем, SimBiology масштабирует количества видов для емкости отделения и возвращает значения видов в концентрации.
Если вы задаете начальные суммы a и b как 0.01 molarity и 0.005 mole соответственно включите масштабирование объема для b в выражении скорости реакции. Включите масштабирование объема в константу скорости и установите модули измерения константы скорости соответственно (1/(mole*second) для концентрации/времени, или 1/(molarity*second) для суммы/времени).
Можно просмотреть систему уравнений, которую создает SimBiology, когда вы создаете модель с помощью выражений реакции. Для получения дополнительной информации смотрите View Model Equations.