分子离散性诱导的反应网络中的开关动力学

为了研究化学反应过程中的涨落和动力学，通常采用基于涉及化学浓度的速率方程的随机微分方程。然而，当分子数量非常少时，分子数量的离散性不能被忽略，因为分子数量必须是整数。这种离散性在生化反应中可能很重要，其中分子总数并不显著大于化学物种的数量。为了阐明这种离散性的影响，我们通过随机粒子模拟研究了包含几种化学物种的自催化反应系统。观察到新状态的产生；这是由某些分子物种因其数量离散性而灭绝引起的。我们证明了反应动力学可以被单个分子切换，这导致了作用网络结构的重构。我们还展示了化学浓度对系统尺寸的强烈依赖性，这是由离散性诱导的新状态的转变引起的。