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不等速率常數下的濃度脈衝
HYC-1979Lesson 6: Concentration, Hypercycles, Fixed
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在維度為 n ≥ 5 且處於恆定組織條件下的超循環中,濃度 依基本超循環方程式演化。參數 是由其前驅物生成物種 的催化速率常數, xi−1 在循環次序中 → → … → → 。

(ki xi−1 − Φ), j kj xj xj−1, ,下標以 n 取模。

不等 kᵢ 下的濃度脈衝(n = 5)x₁x₂x₃x₄x₅濃度 xᵢ時間 t(兩個週期)峰值與時間平均值比較峰值時間平均值 ⟨xᵢ⟩x₁x₂x₃x₄x₅x₁x₂x₃x₄x₅時間平均水準 ⟨xᵢ⟩不等的 kᵢ 維持循環次序,但會改變峰值高度、寬度與相位延遲。快速的步驟會縮短延遲;緩慢的步驟則會使其延長。⟨x₁⟩ = ⟨Φ⟩ / k₂平均值由下游的速率常數決定,而非由峰值高度決定

旋轉對稱及其破缺

當所有催化速率常數相等時, = … = ,超循環具有對稱的旋轉波極限環。每個物種都呈現相同的脈衝,且脈衝在相位上均勻間隔。整個圖樣會沿著催化循環旋轉而不改變形狀。

不等的速率常數會破壞此旋轉對稱。脈衝的循環次序仍維持 → → … → → ,但脈衝高度、寬度與相位延遲會因物種而異。具有較大催化優勢的物種 會達到較高的峰值濃度。峰值次序仍依循催化循環。

相位延遲編碼了速率限制步驟

相位差不必均勻。快速的步驟會縮短前驅物脈衝與產物脈衝之間的延遲;緩慢的步驟則會使其延長。因此,脈衝時序編碼了哪個催化步驟相對地構成速率限制。例如,若 很大,則 脈衝會跟隨 出現,且延遲比對稱情況更短。

時間平均濃度

時間平均濃度遵循 ⟨⟩ = ⟨Φ⟩ / ki+1。因此,物種的平均水準取決於下游速率常數,而不僅取決於其自身的峰值高度。若下一個催化步驟很快,高聳的脈衝可以與適中的時間平均值共存。

常見誤解。 較大的 會提高 的峰值,但本身並不會提高 ⟨⟩。平均值由 ki+1 與全局選擇通量 Φ 決定。

範例:五元超循環

考慮 其中 。此 脈衝傾向於有較高的峰值,並跟隨 出現,且延遲更短。其平均值並非簡單地與其峰值成正比。關係式 ⟨⟩ = ⟨Φ⟩ / 顯示 的平均水準與驅動 。

脈衝透過 Φ 與恆定組織保持耦合。不等的常數會調節超循環組織,而不會破壞其循環拓撲結構。