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1 análise de rede biológica em MATLAB
1.1 Matriz Estequiométrica
Nesta Seção serão discutidas as propriedades estruturais das redes metabólicas cujos
elementos básicos são:
compostos ou espécies bioquímicas e suas concentrações;
reações ou processos de transporte que alteram as concentrações dos compostos
bioquímicos.
Os elementos acima descritos são sempre considerados variáveis em simulações de redes
metabólicas, chamadas de variáveis de estado (KLIPP, 2005). Além destes, existem ainda os
parâmetros do modelo que influenciam a velocidade da reação como, por exemplo, o nível da
enzima, os metabólitos externos (efetores), os parâmetros cinéticos, entre outros.
As reações bioquímicas e as espécies consideradas com seus respectivos coeficientes
estequiométricos compõem os elementos da chamada matriz estequiométrica S.
Na matriz estequiométrica, a interseção de uma linha com uma coluna indica se certa
espécie faz parte ou não de uma reação em particular, e, de acordo com o sinal do elemento da
matriz (isto é, de seu coeficiente estequiométrico), pode-se saber se este é um reagente (valor
positivo) ou um produto (valor negativo) da reação. E ainda, pela magnitude do coeficiente
sabe-se a quantidade relativa consumida ou produzida em uma determinada reação. Desta
forma, a estequiometria relaciona o número de moles de uma espécie química envolvida em
uma reação, mas não informa nada sobre a sua velocidade. A matriz estequiométrica é
constante e determinada pela constituição genética do organismo (PALSSON, 2006). A
Figura 1 mostra a estrutura da matriz estequiométrica total.
00
00
:
k
v
j
v
l
b
i
x
S
Figura 1: Matriz estequiométrica total.
Na Figura 1, as linhas pontilhadas definem partições na matriz. Estas partições são apenas
para ilustraçào, uma vez que as reações não se apresentarão nesta ordem nas análises que se
seguem. Nesta forma de representação identificam-se as reações internas (vj), as reações de
fronteira (vk), os compostos internos (xi) e externos (bl). Considera-se, para algumas análises, a
