3
Kondisi Stabilitas dan Kegagalan Fungsi Bersama
HYC-1979Lesson 5: Selection, Species, Will
00:00

Dalam rantai katalitik terbuka dengan organisasi konstan, keadaan stasioner positif yang stabil bukanlah bukti swaorganisasi kooperatif. Stabilitas keadaan stasioner diatur oleh dua kondisi: kondisi tetapan laju dan kondisi konsentrasi total.

Kondisi Stabilitas

  • Kondisi tetapan laju: Tetapan laju anggota pertama harus mendominasi semua tetapan di hilir: ≫ kβ±Ό untuk setiap .
  • Kondisi konsentrasi total: Konsentrasi total harus melebihi ambang batas β±Όβ‚Œ2ⁿ (β±Ό)/kβ±Ό. Di bawah ambang batas ini, konsentrasi hilir yang dibutuhkan menjadi nonpositif, sehingga tidak ada keadaan stasioner positif dalam simpleks konsentrasi.

Dominasi yang lebih kuat oleh anggota pertama (rasio β±Ό yang lebih besar) menaikkan konsentrasi total c0.

Contoh

Untuk rantai dua anggota, kondisi-kondisi tersebut menjadi dan . Jika dan , maka . Dengan , keadaan stasioner menghasilkan dan . Di bawah , tidak ada keadaan stasioner positif yang ada.

Mengapa Stabilitas Tidak Berarti Integrasi

Ketika kedua kondisi terpenuhi, sistem dapat mencapai keadaan stasioner yang stabil. Namun, keadaan ini tetap berupa rantai terbuka yang didominasi anggota pertama. Rantai terbuka tidak memiliki umpan balik siklik: spesies hilir tidak kembali untuk mempengaruhi anggota pertama. Akibatnya, perturbasi tidak melibatkan seluruh rantai sebagai unit fungsional bersama. Oleh karena itu, rantai tersebut tidak dapat menstabilkan fungsi bersama; stabilitas keadaan stasioner tidak setara dengan integrasi ke dalam kolektif hipersiklik.

Dalam kerangka ini, keunggulan selektif bagi suatu molekul berkaitan dengan tetapan laju yang lebih besar. Molekul dengan k yang lebih tinggi mengalahkan molekul lain, tetapi keunggulan kompetitif ini tidak menghasilkan fungsi bersamaβ€”ia hanya menggeser keadaan stasioner menuju dominasi oleh molekul tersebut.

Diagram Ambang Batas StabilitasTwo-member chain:Β  c0,min = (k1 βˆ’ k2) / k2 = k1 / k2 βˆ’ 1Dua kondisi stabilitask1 ≫ kj dan c0 > Ξ£j=2n (k1 βˆ’ kj) / kj12345612345c0,mink1 / k2Keadaan stasioner positif yang stabil mungkin terjadic0 > c0,minTidak ada keadaan stasioner positifkonsentrasi yang dibutuhkan menjadi nonpositifc0,min = k1/k2 βˆ’ 1Di atas garisKeadaan stasioner positif yang stabilmungkin terjadi: c0 > c0,minDi bawah garisTidak ada keadaan stasioner positif:konsentrasi hilir yang dibutuhkanmenjadi nonpositif.Stabilitas β‰  integrasiRantai terbuka tidak memiliki umpan balik siklik,sehingga perturbasi tidak pernah melibatkanseluruh rantai sebagai unit fungsional bersama.Contoh: k1/k2 = 100 β†’ c0,min = 99; dengan c0 = 100 > 99, keadaan stasioner positif yang stabil terjadi.Stabilitas keadaan stasioner bukanlah integrasi: tanpa umpan balik siklik, rantai tidak dapat menstabilkan fungsi bersama.