16、细胞糖酵解调控与大规模调控网络优化

细胞糖酵解调控与大规模调控网络优化

在生物学研究中，细胞糖酵解的调控以及大规模调控网络的优化是两个重要的研究方向。下面将分别对细胞糖酵解的调控以及大规模调控网络的优化进行详细介绍。

细胞糖酵解的调控

细胞糖酵解的调控主要围绕葡萄糖流入量的扰动展开。研究发现，当葡萄糖流入量处于特定范围时，系统会出现振荡行为。具体来说，当 $J_0 \in(42, 85) mM/min$ 时，系统会进入振荡区域。
- 模型分析 ：
- 以 A3 浓度随 $J_0$ 变化的分岔图为例，该图展示了两个稳定区域之间的振荡区域。在振荡区域内，用实心圆表示最大和最小振幅，空心圆表示这些振幅的时间平均值。
- 幂律关系方面，$A3 = (J_0 - J_{c1}^0)^{\alpha}$，其中 $J_{c1}^0 = 42 mM/min$，$\alpha = 0.493$。
- 对于 9 变量模型，在 $J_0 = 50 mM/min$ 时，在 $S1 - A3$、$S2 - A3$ 和 $S5 - A3$ 平面上存在稳定的极限环。
- 扰动模型 ：
- 葡萄糖流入量的调制公式为 $J_0^* = J_0 (1 + A \sin(2\pi ft))$，其中 $f$ 是扰动频率，$A$ 是扰动的相对振幅，二者作为控制参数。
- 选择 $J_0 = 50 mM/min$ 的周期性状态作为参考，其自然频率 $f_0 = 7.0954 min^{-1}$，周期 $T_0 = 0.141 min$。研究涉及参数 $A$ 和 $f$ 的变化。
- 以 ATP（A3）浓度作为输出变量，通过龙