5
การเกิดสารประกอบเชิงซ้อนและค่าคงที่การรวมตัว
HYC-1979Lesson 6: Concentration, Hypercycles, Fixed
00:00

ในไฮเปอร์ไซเคิลที่เชื่อมโยงกับการแปลรหัส สายแม่แบบพอลินิวคลีโอไทด์ P ไม่เพียงถูกจำลองแบบเท่านั้น แต่ยังถูกแปลรหัสเป็นผลิตภัณฑ์พอลิเพปไทด์ Xทั้งสองชนิดนี้สามารถจับกันแบบผันกลับได้เพื่อเกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน PX. ค่าคงที่การรวมตัว K กำหนดการแบ่งสัดส่วนที่สมดุลระหว่างชนิดที่เกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนกับชนิดอิสระ ดังนั้นจึงควบคุมปริมาณสายแม่แบบอิสระที่ยังคงเหลืออยู่สำหรับการจำลองแบบ

ปฏิกิริยาการจับเป็นแบบผันกลับได้: P + X ⇌ PX ตามธรรมเนียมปฏิบัติ ค่าคงที่การรวมตัวที่สมดุลคือ K = [PX] / ([P][X]) ค่า K ที่มากจะเอื้อต่อสารประกอบเชิงซ้อน PX ในขณะที่ค่า K ที่น้อยจะเอื้อต่อองค์ประกอบอิสระ ที่สมดุล [PX]/[P] = K[X] และ [PX]/[X] = K[P] ดังนั้น K และความเข้มข้นของคู่พันธะอิสระจึงร่วมกันกำหนดอัตราส่วนระหว่างรูปเชิงซ้อนกับรูปอิสระ

การเกิดสารประกอบเชิงซ้อนแบบผันกลับได้ควบคุมสายแม่แบบอิสระสำหรับการจำลองแบบสมดุลการจับP+XKPXK = [PX] / ([P][X])ค่าคงที่การรวมตัวการจำลองแบบใช้สายแม่แบบอิสระ[P]totP อิสระPX[P]tot = [P]free + [PX]ฟลักซ์การจำลองแบบขึ้นอยู่กับ [P]freeการแบ่งสัดส่วนเทียบกับ K[X]สายแม่แบบอิสระ Pสารประกอบเชิงซ้อนที่จับแล้ว PX100%50%0%สัดส่วนของ [P]tot≈9%50%≈91%0.1110K[X]สัดส่วนที่จับ ≈ K[X] / (1 + K[X])

การอนุรักษ์มวลและสายแม่แบบอิสระ

การอนุรักษ์มวลกำหนดให้ความเข้มข้นรวมแบ่งออกเป็นรูปอิสระและรูปที่จับแล้ว: [P]tot = [P]free + [PX] และ [X]tot = [X]free + [PX] ขั้นตอนการจำลองแบบขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสายแม่แบบอิสระ [P]freeไม่ใช่ความเข้มข้นของสายแม่แบบรวม ดังนั้นการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนจึงลดสายแม่แบบอิสระและสามารถลดฟลักซ์การจำลองแบบที่มีประสิทธิผลได้

  • สัดส่วนที่จับจะเพิ่มขึ้นตาม K และตาม X อิสระ K[X] ต่ำทำให้สายแม่แบบส่วนใหญ่อยู่ในรูปอิสระ ในขณะที่ K[X] สูงทำให้การเกิดสารประกอบเชิงซ้อนอิ่มตัว
  • เนื่องจาก X ถูกสร้างขึ้นโดยการแปลรหัสการเกิดสารประกอบเชิงซ้อนจึงเชื่อมโยงการสังเคราะห์พอลิเพปไทด์เข้ากับความพร้อมใช้ของสายแม่แบบ และด้วยเหตุนี้จึงเชื่อมโยงกับพลวัตการจำลองแบบของไฮเปอร์ไซเคิล
การประมาณเมื่อ X เกินพอ
เมื่อ X เกินพอ สัดส่วนสายแม่แบบที่จับจะประมาณ K[X] / (1 + K[X]) โดยอยู่ที่ประมาณ 50% เมื่อ K[X] ≈ 1 ต่ำเมื่อ K[X] ≪ 1 และใกล้จุดอิ่มตัวเมื่อ K[X] ≫ 1 อัตราส่วนนี้เพียงค่าเดียวสรุปได้ว่าสารประกอบเชิงซ้อนกักเก็บสายแม่แบบไว้ได้แน่นหนาเพียงใด

ในภาพรวมของไฮเปอร์ไซเคิลที่กว้างขึ้น การกักเก็บแบบผันกลับได้นี้จะเลื่อนระบบไปมาระหว่างระบอบต่างๆ เมื่อ K[X] มีค่าน้อย สายแม่แบบส่วนใหญ่อยู่ในรูปอิสระ และไฮเปอร์ไซเคิลที่เชื่อมโยงกับการแปลรหัสสามารถทำงานคล้ายไฮเปอร์ไซเคิลพื้นฐานหรือวัฏจักรตัวเร่งปฏิกิริยาง่ายๆ เมื่อ K[X] มีค่ามาก การเกิดสารประกอบเชิงซ้อนจะดึงสายแม่แบบอิสระออกจากการจำลองแบบ และสามารถลดทอนการแกว่ง เปลี่ยนแอมพลิจูดของลิมิตไซเคิล หรือผลักดันระบบไปสู่ระบอบความเข้มข้นต่ำ ใกล้จุดแยกแบบ Hopf การเปลี่ยนแปลงของผลป้อนกลับที่มีประสิทธิผลเช่นนี้ยังสามารถปรับเปลี่ยนการชะลอตัววิกฤตและเสถียรภาพของสถานะแกว่งได้ด้วย