Redox 生物学数学理论

Redox 生物学支撑着信号传导、代谢、免疫和适应，但缺乏能够形式化其结构、功能和动态的统一理论框架。当前的解释依赖于分子和反应的描述性目录，掩盖了 redox 行为如何从受限的生化组织中涌现的机制。本文提出了 redox 生物学的数学理论，以解决这一问题，将 redox 系统视为有限的、可组合的、动态的且具有空间嵌入性的对象。我们定义了一个结构化的 redox 状态空间，其中可接受的分子转化形成一个中性代数可能性集合。生物功能的产生是当该结构嵌入更广泛的分子网络中并通过加权 flux 分布进行解释时。这些转化的随时间重新加权生成 redox 动态，而空间嵌入则强制局部性和因果性，产生分布式的 redox 场。在该框架中，情境依赖性、非线性、滞后和记忆性自然地从受限状态空间和不可逆转化中产生，而无需假设性假设。该理论提供了一个可工作的、可预测的 redox 生物学解释基础：它约束可接受的状态和轨迹，阐明了 redox 测量的意义，并将化学转化与生物行为联系起来。Redox 生物学作为一种受规律组织约束的几何、动态过程出现。