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酶周转、RNA复制与DNA复制
HYC-1979Lesson 1: Eigen, Schuster, Hypercycle
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一个 酶周转 循环、一个 模板导向的RNA复制 循环,以及 半保留DNA复制 是超循环理论绝不能混为一谈的三种分子模式。决定性的区别在于:一个过程仅仅转化底物,还是同时复制序列信息。只有模板复制才能创造出可遗传的单元,并受到突变、选择以及塑造超循环组织的错误阈值约束。

三种分子模式对比三种需加以区分的角色:催化剂、模板、产物1. 酶周转简单催化循环S酶P原样释放不被消耗;不被复制放大产物;不复制任何序列模板:无序列复制:否2. RNA复制模板导向的合成+ RNA模板模板− RNA正/负链配对作为一个自催化单元发挥作用模板:RNA链序列复制:是3. DNA复制半保留亲代双链双链分离子代1子代2每个子代双链都保留一条 旧 + 一条 新 链模板:亲代链序列复制:是只有模板复制才复制序列信息——这就是决定性的区别

三种需加以区分的角色:催化剂、模板、产物

酶周转。 酶加速底物转化为产物,随后原样释放,既不被消耗也不被复制。酶不承担模板角色。它放大产物,却不复制催化剂自身的分子信息。用超循环的术语来说,单独的催化作用无法作为达尔文单元,因为它不携带可遗传的序列。

RNA复制。 RNA复制是模板导向的合成:一条RNA链指导互补RNA链的形成。在正/负链复制循环中,互补链可以作为模板再生原始链,因此这对互补链可以作为一个自催化单元发挥作用,尽管单条RNA链是模板而非周转催化剂。被复制的序列就是可遗传的信息。

DNA复制。 DNA复制是半保留的模板复制:双链分离,每条亲代链作为新互补链的模板。每个子代双链都含有一条旧链和一条新链。这种复制之所以是半保留的,是因为两个子代都不是完全由新物质构成;每一个都保留了一条亲代链。

对比表

过程催化剂模板产物循环模式序列是否复制?
酶周转酶(原样释放)无转化后的底物简单催化循环否
RNA复制复制装置;被复制的RNA链不是周转催化剂RNA链(正链或负链)互补RNA链正/负链模板循环;配对可具有自催化性是
DNA复制复制机器每条亲代DNA链新的互补DNA链半保留双链复制是

这对超循环为何重要

单独的催化作用无法作为达尔文单元,因为它不携带可遗传的序列。自催化和模板复制系统提供了错误阈值与超循环论证所需的自我复制能力和可变性。超循环整合的是自我复制的实体;因此,周转与复制之间的区分是根本性的。这一对比区分了三种角色:催化剂、模板和产物。酶周转放大产物而不复制催化剂;RNA复制通过互补中间体放大序列;DNA复制以半保留方式复制双链。

学习目标
借助酶周转、RNA复制和DNA复制等例子,区分简单催化循环、自催化单元和自我复制模板。