Một chu trình enzyme chu kỳ, một sao chép RNA theo khuôn mẫu chu kỳ, và sao chép DNA bán bảo tồn là ba mô hình phân tử mà lý thuyết siêu chu trình không được nhầm lẫn. Điểm khác biệt quyết định là liệu một quá trình chỉ chuyển hóa cơ chất hay còn sao chép thông tin trình tự. Chỉ có sao chép theo khuôn mẫu mới tạo ra một đơn vị di truyền chịu sự chi phối của đột biến, chọn lọc và các ràng buộc ngưỡng sai số — những yếu tố định hình nên tổ chức siêu chu trình.
Ba vai trò cần phân biệt rõ: xúc tác, khuôn mẫu, sản phẩm
Chu trình enzyme. Enzyme thúc đẩy quá trình chuyển hóa cơ chất thành sản phẩm, được giải phóng nguyên vẹn, không bị tiêu hao cũng không được sao chép. Enzyme không đóng vai trò khuôn mẫu. Nó khuếch đại sản phẩm mà không sao chép thông tin phân tử của chính chất xúc tác. Theo thuật ngữ siêu chu trình, xúc tác đơn thuần không thể đóng vai trò một đơn vị Darwin vì nó không mang trình tự di truyền.
Sao chép RNA. Sao chép RNA là tổng hợp theo khuôn mẫu: một mạch RNA định hướng sự hình thành mạch RNA bổ sung. Trong chu kỳ sao chép cộng/trừ, mạch bổ sung có thể làm khuôn mẫu để tái tạo mạch gốc, do đó cặp bổ sung có thể hoạt động như một đơn vị tự xúc tác, mặc dù một mạch RNA đơn lẻ là khuôn mẫu chứ không phải chất xúc tác chu trình. Trình tự được sao chép chính là thông tin di truyền.
Sao chép DNA. Sao chép DNA là sao chép theo khuôn mẫu bán bảo tồn: chuỗi xoắn kép tách ra, và mỗi mạch gốc đóng vai trò khuôn mẫu cho một mạch bổ sung mới. Mỗi chuỗi xoắn kép con chứa một mạch cũ và một mạch mới. Sự nhân đôi mang tính bán bảo tồn vì không chuỗi con nào được tạo hoàn toàn từ vật liệu mới; mỗi chuỗi đều giữ lại một mạch gốc.
Bảng so sánh
| Quá trình | Chất xúc tác | Khuôn mẫu | Sản phẩm | Kiểu chu kỳ | Sao chép trình tự? |
|---|---|---|---|---|---|
| Chu trình enzyme | Enzyme (được giải phóng nguyên vẹn) | Không có | Cơ chất đã chuyển hóa | Chu kỳ xúc tác đơn giản | Không |
| Sao chép RNA | Bộ máy sao chép; mạch RNA được sao chép không phải chất xúc tác chu trình | Mạch RNA (cộng hoặc trừ) | Mạch RNA bổ sung | Chu kỳ khuôn mẫu cộng/trừ; cặp có thể tự xúc tác | Có |
| Sao chép DNA | Bộ máy sao chép | Mỗi mạch DNA gốc | Mạch DNA bổ sung mới | Sao chép chuỗi xoắn kép bán bảo tồn | Có |
Tại sao điều này quan trọng với siêu chu trình
Xúc tác đơn thuần không thể là một đơn vị Darwin vì nó không mang trình tự di truyền. Các hệ tự xúc tác và sao chép theo khuôn mẫu cung cấp khả năng tự nhân đôi và biến đổi cần thiết cho các lập luận về ngưỡng sai số và siêu chu trình. Một siêu chu trình tích hợp các thực thể tự nhân đôi; do đó, sự phân biệt giữa chu trình và sao chép mang tính nền tảng. Phép so sánh tách biệt ba vai trò: xúc tác, khuôn mẫu và sản phẩm. Chu trình enzyme khuếch đại sản phẩm mà không sao chép chất xúc tác; sao chép RNA khuếch đại trình tự thông qua một chất trung gian bổ sung; sao chép DNA nhân đôi chuỗi xoắn kép theo cơ chế bán bảo tồn.
Chu trình EnzymeChu trình enzyme chuyển hóa cơ chất thành sản phẩm mà không sao chép chất xúc tác; sao chép RNA sao chép trình tự thông qua cặp cộng/trừ bổ sung có thể hoạt động tự xúc tác; sao chép DNA mang tính bán bảo tồn, với mỗi chuỗi xoắn kép con giữ lại một mạch gốc và một mạch mới.
