合成ユニット

合成単位(SU) は、 2 つの変更を加えた古典的な酵素速度論のルールに従う一般化された酵素です。

• 生成物の形成は基質濃度の関数ではなく、SUに到達する基質フラックスの関数であると考えられる。
• 基質-SU複合体から（変化しない）基質と（結合しない）SUへの解離速度は小さいと仮定します。

${\displaystyle S+\theta _{.}\rightleftharpoons \theta _{S}\rightleftharpoons P+\theta _{.}}$

ここで、S は基質、は合成単位 (SU)、P は生成物です。2 つの段階があります。 ${\displaystyle \theta }$

1. バインディングステージ:${\displaystyle S+\theta _{.}\rightleftharpoons \theta _{S}}$
2. 処理段階:${\displaystyle \theta _{S}\rightleftharpoons P+\theta _{.}}$

SU の変更点について説明します。

${\displaystyle {\begin{cases}{\frac {d\theta _{.}}{dt}}=-bS\theta _{.}+k\theta _{S}\\{\frac {d\theta _{S}}{dt}}=bS\theta _{.}-k\theta _{S}\\\theta _{.}+\theta _{S}=1\end{cases}}}$

ここで、b は結合速度、k は処理速度です。基質-SU 複合体の (未変化の) 基質と (未結合の) SU への解離速度は小さいと想定されるため、 はゼロと想定されます。 ${\displaystyle {\frac {d\theta _{.}}{dt}}}$${\displaystyle {\frac {d\theta _{S}}{dt}}}$

この方程式系は、自由SUの割合が、フラックスの積が、であることを示唆している。${\displaystyle \theta _{.}={\frac {k}{bS+k}}}$${\displaystyle J_{p}={\frac {kS}{S+S/b}}}$

最初の修正は古典理論の拡張です。到達フラックスを基質濃度に比例させると、古典理論が成立します。この拡張により、空間的に不均一な環境（生細胞など）への適用が可能になり、光子と分子を同じフレームワークで扱うことができます（光合成で重要）。

2番目の修正により、古典的な理論が大幅に簡素化され、複雑な代謝ネットワークへの応用が可能になります。ユニット合成理論^[1]は動的エネルギー収支理論で使用され、4つの基本モードが区別されます。

• 基質は置換可能または補足的（=相補的）である可能性がある。A→CおよびB→Cの変換が起こり得る場合、基質AとBはCへの変換に関して置換可能であると言われ、両方がCを生成するために必要である場合は補足的であると言われる。
• SUによるこれらの基質の処理は、順次または並行して行うことができます。変換A + B -> Cで、基質AのSUへの結合がBの結合に影響を与えない場合、これらの基質は同時に処理され、そうでない場合は、これらの基質は順次処理されます。

特に基質が純粋な化合物ではなく一般化された化合物を表す場合、4 つの基本モードの混合が発生する可能性があります。一般化された化合物は、組成が変化しない化合物の混合物です。

• Kooijman SA (1998 年 7 月)。「代謝フラックスの化学量論的融合と分岐のモデルとしての合成ユニット」。Biophys . Chem . 73 (1–2): 179–88。doi : 10.1016 /S0301-4622(98)00162-8。PMID 17029722  。
• Kooijman, SALM; Segel, LA (2005). 「成長が細胞代謝物の運命に与える影響」(PDF) .数理生物学紀要. 67 (1): 57–77. doi :10.1016/j.bulm.2004.06.003. PMID  15691539. S2CID  8570975. 2009-05-12に取得.