细胞内噪声

细胞内噪音是细胞生物学中出现的数量的随机变化。 例如，即使在同一组织内，基因相同的细胞也经常被观察到具有不同的蛋白质表达水平、不同的大小和结构。 这些明显的随机差异可能会产生重要的生物学和医学后果。

细胞内噪音最初是，现在仍然经常在基因表达水平的背景下进行检查——细胞内和细胞间基因产物的浓度或拷贝数。 由于基因表达水平决定了细胞生物学中的许多基本特性，包括细胞的物理外观、对刺激的反应行为以及处理信息和控制内部过程的能力，因此基因表达中噪声的存在对许多过程具有深远的影响 在细胞生物学中。

噪声最常见的定量定义是变异系数：

η X = σ X μ X

其中 η X 是数量 X  中的噪声，μ X 是 X 和 σ X  是 X {displaystyle X} 的标准偏差。 该度量是无量纲的，允许对噪声的重要性进行相对比较，而无需了解xxx平均值。

为方便数学计算而经常使用的其他量是 Fano 因子

细胞内噪声通常在内部噪声和外部噪声的框架内进行研究。 内在噪声是指单个细胞内相同调节量的变化：例如，两个相同控制基因表达水平的细胞内变化。 外在噪声是指不同细胞之间相同调节量的变化：例如，给定基因表达的细胞间变化。

在双重报告研究中经常比较内在和外在噪声水平，其中两个相同调节基因的表达水平被绘制为群体中的每个细胞。

在双报告者研究中，将外部噪声一般描述为沿主对角线传播的一个问题是假设外部因素导致两个报告者之间的正表达相关性。 事实上，当两个记者竞争低拷贝调节器的绑定时，两个记者变得异常反相关，传播垂直于主对角线。 事实上，双报告散点图与圆对称的任何偏差都表明存在外来噪声。 信息论提供了一种避免这种异常现象的方法。

注意：这些列表是说明性的，并非详尽无遗，噪声源的识别是一个活跃且不断扩展的研究领域。

固有噪声

• 低拷贝数效应（包括离散的出生和死亡事件）：细胞成分生产和降解的随机（随机）性质意味着低拷贝数成分的噪声很高（因为这些随机波动的幅度是 拷贝数不可忽略）；
• 扩散细胞动力学：许多重要的细胞过程依赖于反应物（例如 RNA 聚合酶和 DNA）和其他物理标准之间的碰撞，考虑到细胞的扩散动力学性质，这些碰撞是随机发生的。
• 噪声传播：低拷贝数效应和扩散动力学导致细胞中的每个生化反应随机发生。 反应的随机性可以减弱或放大。 每个反应对拷贝数内在可变性的贡献可以通过 Van Kampen 的系统规模扩展来量化。

外部噪音

• 细胞年龄/细胞周期阶段：不同步的分裂种群中的细胞，在给定的时间快照，将处于不同的细胞周期阶段，具有相应的生化和物理差异；
• 细胞生长：生长速率的变化导致细胞间的浓度变化；
• 物理环境（温度、压力等）：物理量和化学浓度（特别是在细胞间信号传递的情况下）可能会随空间变化