活体细胞质包含大量不同种类大分子,例如核酸,脂质,细胞纤维,它们占据了多达40%的细胞体积。如此高浓度的大分子导致细胞内处于拥挤环境。拥挤效应对细胞内生理过程至关重要,例如蛋白质折叠,聚集,淀粉蛋白的形成,生物化学反应。在众多生物过程中,生物化学反应在调节细胞功能方面起着重要的作用。在过去的几十年里,活体中的生物化学反应的机制和速率备受关注。细胞内大分子体积分数超过30%。这与体外实验完全相反,体外实验通常是在稀溶液中进行的。在体外实验中拥挤粒子浓度通常是微不足道的。因此,需要注意的是当解释体内的生物化学实验时不清楚拥挤分子的存在会有什么影响。例如,当拥挤有利于过度态的形成时会提高反应速率,如果反应是扩散限制的就会降低反应速率,如果反应物比拥挤粒子尺寸小的话就不会有什么影响。然而,活体中生物化学反应是在拥挤环境中进行的。理论上,拥挤有利于任何可以增加体系可利用体积的反应。包括大分子绑定,蛋白质折叠,核酸链折叠成更紧凑的形状。生物化学反应通常包括两步：络合物的形成和随后的化学转变。大多数情况下,前者为速控步,表明反应是扩散控制的过程。因此,拥挤效应是降低生物化学反应速率的。很多关于拥挤效应影响生物化学反应的研究。可以通过两种不同方式调节体系中拥挤程度。在体外实验中,通常是通过向体系中加入拥挤剂来调节。这种情况下,反应粒子浓度和拥挤程度是相互独立的。相反,体内实验中拥挤粒子数目是常数,通过渗透压调节细胞收缩或扩张来调节拥挤程度。因此,拥挤程度增加的同时也增加了反应物浓度,这导致很难确定反应动力学。这就是我们研究拥挤环境下生物化学反应的初衷。我们希望通过两种不同方法改变拥挤程度,来进一步了解拥挤效应对生物化学反应的影响。例如,当通过加入拥挤粒子来改变拥挤程度时,反应时间t是单调递增的。另一种影响生物化学反应的因素是拥挤粒子尺寸。因此,我们用2D朗之万动力学模拟研究拥挤环境下的生物化学反应动力学。我们希望通过两种不同方法改变拥挤程度,来进一步了解拥挤效应对生物化学反应的影响。例如,当通过加入拥挤粒子来改变拥挤程度时,反应时间t是单调递增的。另一种影响生物化学反应的因素是拥挤粒子尺寸。因此,在这里我们利用2D朗之万动力学模拟来研究拥挤效应,改变拥挤程度的方式,拥挤粒子尺寸对生物化学反应的影响。