Conditions for duality between fluxes and concentrations in biochemical networks

مدل سازی ریاضی و محاسباتی شبکه های بیوشیمی اغلب از نظر غلظت گونه های مولکولی یا جریان های واکنش های بیوشیمیایی انجام می شود. هنگامی که مدل سازی ریاضی از هر دو چشم انداز معادل با دیگری است؟ دوگانگی ریاضی مفاهیم، ​​قضیه ها یا ساختارهای ریاضی را به مفاهیم، ​​قضیه ها یا ساختارهای دیگر به صورت یک به یک ترجمه می کند. ما یک وضعیت استئوکیومتر جدید ارائه می دهیم که لازم و کافی برای دوگانگی بین جریان های متقارن و غلظت ها است. آزمایش های عددی ما، با مدل های محاسباتی که از طیف وسیعی از شبکه های بیوشیمیایی در مقیاس ژنوم مشتق شده اند، نشان می دهد که این دوگانگی جریان شار، ویژگی فراگیر شبکه های بیوشیمیایی است. ما همچنین توصیف ترکیبی را ارائه می دهیم که کافی است تا دوگانگی شار غلظت را تضمین کند. این شرایط نشان می دهد که برای هر دو مجموعه بی رویه گونه های مولکولی، حداقل یک مجموعه واکنش وجود دارد که شامل گونه های تنها از یک مجموعه است. هنگامی که جریانهای یک طرفه و غلظت گونههای مولکولی یک بردار دوگانه هستند، این بدان معنی است که رفتار شبکه بیوشیمیایی مربوطه میتواند به طور کامل از لحاظ غلظت یا جریانهای یک طرفه توصیف شود.