反应网络中周期性振荡的化学计量配方
分子网络
2025-10-10 v2 动力系统
摘要
振荡化学反应是多种生物背景下的功能组分。在化学中，即使是基本振荡器的构建与识别也仍然难以捉摸，且缺乏通用框架。利用参数丰富的动力学——一种能够将参数依赖性与结构分析解耦的方法——我们研究了化学振荡器的化学计量学。我们引入了振荡核心的概念：即保证任何包含它们的反应网络都具有振荡潜力的最小子网络。这些核心根据其涉及正反馈还是负反馈分为两类。特别地，后一类揭示了一个尚未合成的振荡器家族，它们需要最少的反应步骤数来展现振荡，我们将此现象称为长度原理。我们确定了催化促进振荡的几种机制：(I) 提供不稳定性（例如自催化），(II) 解除依赖性，(III) 降低长度阈值。尽管催化在机制上普遍存在，我们证明振荡器也可以在不使用任何催化的情况下实现。我们的结果突显了振荡器可能偶然出现的化学分支，为其设计提出了新策略，并指出了尚未在实验中实现的新型振荡器类别。
引用
@article{arxiv.2508.15273,
title = {Stoichiometric recipes for periodic oscillations in reaction networks},
author = {Alexander Blokhuis and Peter F. Stadler and Nicola Vassena},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.15273},
year = {2025}
}
备注
29 pages (Main) + 50 pages (Supplementary Material)