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酵素週轉、RNA 複製與 DNA 複製
HYC-1979Lesson 1: Eigen, Schuster, Hypercycle
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一個 酵素週轉 循環、一個 模板導向的 RNA 複製 循環,以及 半保留式 DNA 複製 是三種超循環理論絕不可混為一談的分子模式。關鍵的區別在於一個過程僅是轉化受質,還是同時複製序列資訊。只有模板複製才能創造出可遺傳的單位,使其受到突變、選擇,以及形塑超循環組織的誤差閾值限制。

三種分子模式比較應加以區分的三種角色:催化劑、模板、產物1. 酵素週轉簡單催化循環S酵素P原樣釋出不被消耗;不被複製放大產物;不複製任何序列模板:無序列複製:否2. RNA 複製模板導向合成+ RNA模板模板− RNA正/負股配對作為自催化單位運作模板:RNA 股序列複製:是3. DNA 複製半保留式親代雙股雙股分離子代 1子代 2每個子代雙股各保留一條 舊 + 一條 新 股模板:親代股序列複製:是唯有模板複製會複製序列資訊——這正是關鍵區別

應加以區分的三種角色:催化劑、模板、產物

酵素週轉。 酵素加速受質轉化為產物,隨後原樣釋出,既不被消耗也不被複製。酵素不具模板角色。它能放大產物,卻不會複製催化劑自身的分子資訊。就超循環而言,單憑催化作用無法成為達爾文單位,因為它不攜帶可遺傳的序列。

RNA 複製。 RNA 複製是模板導向的合成:一條 RNA 股引導互補 RNA 股的形成。在正/負股複製循環中,互補股可作為模板再生原始股,因此互補配對可作為自催化單位運作,儘管單一 RNA 股是模板而非週轉催化劑。被複製的序列即是可遺傳的資訊。

DNA 複製。 DNA 複製是半保留式模板複製:雙股分離,每條親代股作為新互補股的模板。每個子代雙股皆含一條舊股與一條新股。此複製之所以稱為半保留式,是因為兩個子代皆非完全由新材料構成;各自保留了一條親代股。

比較表

過程催化劑模板產物循環模式序列是否複製?
酵素週轉酵素(原樣釋出)無轉化後的受質簡單催化循環否
RNA 複製複製機構;被複製的 RNA 股並非週轉催化劑RNA 股(正股或負股)互補 RNA 股正/負股模板循環;配對可具自催化性是
DNA 複製複製機制每條親代 DNA 股新的互補 DNA 股半保留式雙股複製是

這對超循環為何重要

單憑催化作用無法成為達爾文單位,因為它不攜帶可遺傳的序列。自催化與模板複製系統提供了誤差閾值與超循環論證所需的自我複製與可突變性。超循環整合了自我複製實體;因此,週轉與複製之間的區分至關根本。此比較區分出三種角色:催化劑、模板與產物。酵素週轉放大產物而不複製催化劑;RNA 複製透過互補中間物放大序列;DNA 複製則以半保留方式複製雙股。

學習目標
能運用酵素週轉、RNA 複製與 DNA 複製等例子,區分簡單催化循環、自催化單位與自我複製模板。