Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:1106.4891

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 定量方法

arXiv:1106.4891 (q-bio)
[提交于 2011年6月24日 (v1) ,最后修订 2011年7月28日 (此版本, v2)]

标题: 非线性化学福克-普朗克方程和化学朗之万方程的准确性如何?

标题: How accurate are the non-linear chemical Fokker-Planck and chemical Langevin equations?

Authors:Ramon Grima, Philipp Thomas, Arthur V. Straube
摘要: 化学福克-普朗克方程和相应的化学朗之万方程是化学主方程的常用近似。 这些方程是从化学主方程的克兰默斯-莫亚尔展开式的不受控制的二阶截断推导出来的,因此它们的准确性仍有待澄清。 我们使用系统规模展开来证明,对于不满足详细平衡的反应系统,化学福克-普朗克方程对平均浓度以及平均浓度附近的浓度涨落方差的估计在$\Omega^{-3/2}$阶是准确的,而对于满足详细平衡的系统,至少在$\Omega^{-2}$阶是准确的,其中$\Omega$是系统的特征尺寸。 因此,化学福克-普朗克方程比化学主方程的线性噪声近似(线性福克-普朗克方程)更准确,后者导致的平均浓度估计在$\Omega^{-1/2}$阶是准确的,方差估计在$\Omega^{-3/2}$阶是准确的。 这种更高的准确性在小体积中实现的化学系统(如细胞内的生化反应)中尤为明显。 还得到了一个公式,用于近似计算化学福克-普朗克方程在浓度和方差预测中的相对误差大小,其中相对误差定义为化学福克-普朗克方程的预测与主方程的预测之间的差值除以主方程的预测。 对于二聚反应和酶催化反应,即使稳态仅由几十个分子表征,误差通常也小于百分之几。
摘要: The chemical Fokker-Planck equation and the corresponding chemical Langevin equation are commonly used approximations of the chemical master equation. These equations are derived from an uncontrolled, second-order truncation of the Kramers-Moyal expansion of the chemical master equation and hence their accuracy remains to be clarified. We use the system-size expansion to show that chemical Fokker-Planck estimates of the mean concentrations and of the variance of the concentration fluctuations about the mean are accurate to order $\Omega^{-3/2}$ for reaction systems which do not obey detailed balance and at least accurate to order $\Omega^{-2}$ for systems obeying detailed balance, where $\Omega$ is the characteristic size of the system. Hence the chemical Fokker-Planck equation turns out to be more accurate than the linear-noise approximation of the chemical master equation (the linear Fokker-Planck equation) which leads to mean concentration estimates accurate to order $\Omega^{-1/2}$ and variance estimates accurate to order $\Omega^{-3/2}$. This higher accuracy is particularly conspicuous for chemical systems realized in small volumes such as biochemical reactions inside cells. A formula is also obtained for the approximate size of the relative errors in the concentration and variance predictions of the chemical Fokker-Planck equation, where the relative error is defined as the difference between the predictions of the chemical Fokker-Planck equation and the master equation divided by the prediction of the master equation. For dimerization and enzyme-catalyzed reactions, the errors are typically less than few percent even when the steady-state is characterized by merely few tens of molecules.
评论: 39页,3图,已被接受发表于《J. Chem. Phys》
主题: 定量方法 (q-bio.QM) ; 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall); 统计力学 (cond-mat.stat-mech)
引用方式: arXiv:1106.4891 [q-bio.QM]
  (或者 arXiv:1106.4891v2 [q-bio.QM] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1106.4891
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1063/1.3625958
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Ramon Grima [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2011 年 6 月 24 日 07:10:31 UTC (477 KB)
[v2] 星期四, 2011 年 7 月 28 日 20:45:21 UTC (477 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
q-bio.QM
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2011-06
切换浏览方式为:
cond-mat
cond-mat.mes-hall
cond-mat.stat-mech
q-bio

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号