基于庞特里亚金最大值原理的细胞存储最优性

我们研究一个源于细胞代谢中资源分配问题的最优控制问题。引入了一个最小模型，描述从单一营养源生产酶促与非酶促生物质组分。该模型的基本增长模式有线性增长（仅生产非酶促组分）和指数增长（仅生产酶促组分）。利用庞特里亚金最大值原理，我们推导依赖于模型参数的最优增长轨迹。结果表明，依赖于参数，要么单一增长模式最优，要么最优解是指数增长与线性增长的拼接。重要的是，在短时间尺度上，增长模式的选择仅取决于两类组分的催化速率常数和生物质权重，而在较长时间尺度上，当营养物质量变得受限时，产率系数也起作用。