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生物分子过程的热力学不确定性关系。

Thermodynamic uncertainty relation for biomolecular processes.

作者信息

Barato Andre C, Seifert Udo

机构信息

II. Institut für Theoretische Physik, Universität Stuttgart, 70550 Stuttgart, Germany.

出版信息

Phys Rev Lett. 2015 Apr 17;114(15):158101. doi: 10.1103/PhysRevLett.114.158101. Epub 2015 Apr 15.

DOI:10.1103/PhysRevLett.114.158101
PMID:25933341
Abstract

Biomolecular systems like molecular motors or pumps, transcription and translation machinery, and other enzymatic reactions, can be described as Markov processes on a suitable network. We show quite generally that, in a steady state, the dispersion of observables, like the number of consumed or produced molecules or the number of steps of a motor, is constrained by the thermodynamic cost of generating it. An uncertainty ε requires at least a cost of 2k(B)T/ε2 independent of the time required to generate the output.

摘要

诸如分子马达或泵、转录和翻译机制以及其他酶促反应等生物分子系统,可以被描述为合适网络上的马尔可夫过程。我们普遍表明,在稳态下,可观测值的离散度,如消耗或产生的分子数量或马达的步数,受到产生它的热力学成本的限制。一个不确定性ε至少需要2k(B)T/ε2的成本,这与产生输出所需的时间无关。

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