Theoretical Biology & Medical Modelling, 2005; 2: 8-8 (más artículos en esta revista)

La cuantificación de la acción amortiguadora I. Un oficial y enfoque general

BioMed Central
H Bernhard Schmitt (bernhard.schmitt @ mail.uni-wuerzburg.de) [1]
[1] Department of Anatomy, University of Würzburg, 97070 Würzburg, Germany

Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons License (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0], que permite el uso irrestricto, la distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que la obra original sea debidamente citada.

Resumen
Antecedentes

Aunque "buffering" como un mecanismo homeostático es un fenómeno universal, la cuantificación de la precarga de acción sigue siendo controvertido y problemático. Las principales deficiencias son: la falta de una unidad de memoria intermedia fuerza amortiguadora para algunos fenómenos, múltiples y mutuamente inconmensurables unidades para otros, y la falta de una verdadera relación entre la escala de fuerza amortiguadora. En este sentido, me presente un concepto de memoria intermedia que supera estas deficiencias.

Teoría

En pocas palabras, cuando, por ejemplo, algunos "libres" los iones H + se añaden a una solución (por ejemplo, en forma de ácido fuerte), amortiguadores se dice que está presente en el momento no todos los iones H + seguir siendo "libre" (es decir, La obligación de H 2 O), pero algunos convertirse en "sujetos" (es decir, vinculados a distintas moléculas de H 2 O). Cuanto mayor sea el número de iones H +, que se convierten en "obligados" en este proceso, mayor será la acción amortiguadora. Este número se puede expresar de dos maneras: 1) En lo que respecta al número total de iones libres añadido como "buffering coeficiente b", se define en forma diferencial como b = d (vinculados) / d (total). Esta medida expresa la acción amortiguadora de cero para completar por un número sin dimensiones entre 0 y 1, análogo a probabilites. 2) Con respecto a la complementaria número de iones añadió que quedan libres como "buffering ratio B", definido como el diferencial B = D (vinculados) / d (gratuito). La memoria intermedia B proporciona un ratio ratio escala absoluta, en caso de que no haya nada que la acción amortiguadora de dimensiones perfectas corresponde a los números entre el 0 y el infinito, y donde la igualdad de las diferencias de acción amortiguadora resultado en intervalos iguales en la escala. Formulado en puramente matemático, axiomático forma, el concepto revela sorprendente superposición con el concepto matemático de la probabilidad. Sin embargo, el concepto también permite elaborar modelos físicos simples capaces de visualizar búfer, y en su comportamiento en un exacto aún intuitiva.

Conclusión

Estas dos medidas de acción amortiguadora pueden generalizarse fácilmente a cualquier cantidad arbitraria que las particiones en dos compartimentos o estados, por lo que son adecuados para servir de norma para las unidades de memoria intermedia de acción. Algunos ejemplares de los tratamientos clásicos y no clásicos buffering fenómenos se presentan en el documento de acompañamiento.

Antecedentes
Búfer: un paradigma con dolores de crecimiento

Búfer es uno de los mecanismos más importantes que ayudan a mantener la homeostasis de los diversos parámetros fisiológicos en los organismos vivos. Este artículo se refiere a la definición de una unidad científica, o de escala, para la cuantificación de la acción amortiguadora - una cantidad que se ha llamado "la fuerza amortiguadora", "buffering", "valor de amortiguación", de manera similar o [ 1, 2]. Por un lado, el concepto de "buffering" se aplica en un número creciente de disciplinas científicas y de ingeniería. Por otra parte, las unidades que se utilizan actualmente para medir la memoria intermedia - a menudo creado sobre una base ad hoc - adolecen de incoherencias y deficiencias fundamentales. Comparación con "madurez" y la normalización de las unidades de científica, por ejemplo los de la "Système International des Unités" ( "SI"), pone de relieve el alcance de estas deficiencias (ver más abajo). Como consecuencia de ello, hay múltiples "local" buffering conceptos teóricos con limitado poder, y las prácticas de tratamiento de la precarga de los fenómenos se complica innecesariamente. Por lo tanto, el replanteamiento de la acción amortiguadora de la cuantificación no es un intento de reinventar la rueda, sino que más bien parece que "la rueda" no se ha inventado aún. Nuestra tesis es que la precarga de la acción puede ser su cuantificación en un mundo mejor, más simple, y cuando el búfer de manera universal se concibe como un punto de vista puramente formal, matemático principio. En este artículo, presentamos tal concepto formal de la memoria intermedia. En comparación con la precarga de los conceptos existentes, sus principales logros son el rigor formal y riqueza científica.

Un oficial y enfoque general de la cuantificación de la acción amortiguadora
Un intuitivo introducción del enfoque
Un oficial y la definición general de enfoque
En cuanto al enfoque básico en un marco sistemático
Discusión

La introducción de abstracciones adecuadas es nuestra única mental ayuda a organizar y dominar la complejidad. - Edsger Dijkstra W.

En este artículo, presentamos las medidas cuantitativas de la memoria intermedia de acción basado en un concepto puramente matemático de "buffering". El núcleo del concepto de particionado es describir los procesos por medio de la proporción entre el parcial y total de los "cambios" o "corrientes". Sobre esta base, podemos definir cuatro interrelacionados, sin dimensiones medidas: coeficiente de transmisión t, amortiguadores coeficiente b, ratio de transferencia de T, y el coeficiente de memoria intermedia B. En conjunto, permiten a cuantificar el comportamiento de los sistemas de búfer en una forma que es análoga a la Cuantificación de azar usando "posibilidades" y "odds". La magnitud de la precarga de acción por lo que pueden ser medidos a través del "coeficiente de buffering", que proporciona una escala relativa normalizado a 1. Alternativamente, se puede utilizar el "buffering ratio", a fin de cuantificar el búfer de acción por medio de una escala absoluta con intervalos iguales y de un cero absoluto, el tipo de escala más alto posible.

"Buffering", de acuerdo a esta definición, terminó por convertirse en un concepto totalmente matemático. Fenómenos encontrados en el "mundo real" puede o no estar relacionado con este concepto matemático exactamente de la misma manera en que los fenómenos pueden o no estar relacionados con conceptos matemáticos en general. El concepto de decaimiento exponencial, por ejemplo, puede afirmarse, en términos puramente matemáticos, pero también está expuesto en más o menos perfecta forma por varios fenómenos naturales, tales como la decadencia de los radioisótopos o reacciones químicas en su camino hacia el equilibrio. Además, nuestro concepto de memoria intermedia matemáticas también pueden describir fenómenos de amplificación, así como el concepto de decaimiento exponencial puede perfectamente convertirse en un concepto de crecimiento exponencial simplemente al permitir que los exponentes mayores que uno.

En esta sección se analiza la intrínseco, las propiedades formales del concepto. Algunos de sus - a veces oculto - conexiones a la labor previa, en especial a las ideas de Henderson, Van Slyke, o Neher y Agustín son expuestos y discutidos en archivo adicional 10. Kolmogorov del sistema axiomático de la probabilidad se ha tratado ampliamente en otros lugares (ver en la literatura [7, 8]]. Las técnicas y teóricas de nuestro "no Kolmogorov probabilidad medida" requieren un estudio más a fondo, pero no se puede elaborar aquí. Detallada de los tratamientos específicos de la precarga de los fenómenos que se presentan en el documento de acompañamiento (Búfer II 10].

Propiedades e importancia de la general, el enfoque formal a la cuantificación de la acción amortiguadora

La introducción y la archivo adicional 2 enumera una serie de graves problemas relacionados con los planteamientos actuales de la cuantificación de la acción amortiguadora. Nuestra formal, el enfoque general y la precarga de los cuatro parámetros t, b, T, B, y, en teoría, proporcionar un riguroso y útil prácticamente solución a estos problemas.

Conclusión

La cuantificación de la oportunidad que se puede lograr limpiamente y de forma global, ya sea mediante el uso de las probabilidades (de que se produzca y la no ocurrencia de un evento) o las probabilidades (a favor y en contra de un evento). El análogo medidas propuestas en este artículo, es decir, los coeficientes (coeficiente de transmisión t y buffering coeficiente b) y ratio (ratio de transferencia de T y buffering ratio B), son adecuados para servir de norma para las unidades de memoria intermedia de acción.

Material suplementario
Archivo Adicional 1
Uso actual de la "Búfer" Paradigm Fuera de Ácido-Base Química
Archivo Adicional 2
Problemas con los actuales enfoques de la Quantitation de Búfer
Archivo Adicional 3
Propiedades de los parámetros t, b, T, y B
Archivo Adicional 4
La construcción de modelos de vasos comunicantes y de la partición de los sistemas de búfer
Archivo Adicional 5
Una representación de la Trigonometría Búfer Comportamiento: El "Búfer Ángulo"
Archivo Adicional 6
De Galton Desk Comunicar a los buques - "Particionado" como un patrón común Detrás de Probabilidad y Búfer
Archivo Adicional 7
Axiomático formal de la Fundación General y Enfoque
Archivo Adicional 8
Conservador y no conservador Partitioned Sistemas - Equivalencias y Interconversions
Archivo Adicional 9
Algunos útil principios generales relativos a la aplicación práctica de los oficiales y generales Búfer concepto
Archivo Adicional 10
Nota histórica: Los orígenes de la formal y Enfoque general
Agradecimientos

Esta obra fue inspirada por una estancia en el laboratorio de Walter F. Boron, Departamento de Fisiología Celular Molecular, la Universidad de Yale, New Haven, CT, EE.UU.