化学反应动力学中小数量效应的基序分析

在细胞或亚细胞结构中涉及的分子数量有时相当少。在这种情况下，普通的宏观尺度涨落会被不可忽略的大涨落所淹没，从而导致化学反应动力学和统计特性相比宏观系统（即分子数量大）发生剧烈变化。为了理解显著变化如何由分子数量的涨落产生，我们在此通过关注“介观”层面定量定义小数量效应，其中浓度分布区别于微观和宏观分布，并提出一个准则来判断给定化学反应网络中是否会出现这种效应。利用所提出的准则，我们系统地推导出可显示小数量效应的化学反应网络基序列表，其中包括在分子数量的介观区间内可观察到的幂律和双峰分布涌现的基序。本文提供的基序列表有助于寻找可能具有生物学功能的小数量效应生化反应候选者，以及设计行为可随分子数量而非浓度剧烈变化的反应系统。