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Condições de Estabilidade e a Falha da Função Conjunta
HYC-1979 Lesson 5: Selection, Species, Will
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Numa cadeia catalítica aberta sob organização constante, um estado estacionário positivo estável não é evidência de auto-organização cooperativa. A estabilidade de um estado estacionário é regida por duas condições: uma condição de constante de velocidade e uma condição de concentração total.

Condições de Estabilidade

  • Condição da constante de velocidade: A constante de velocidade do primeiro membro deve dominar todas as constantes a jusante: ≫ kⱼ para todo .
  • Condição da concentração total: A concentração total deve exceder o limiar ⱼ₌2ⁿ (ⱼ)/kⱼ. Abaixo deste limiar, as concentrações necessárias a jusante tornam-se não positivas, pelo que não existe qualquer estado estacionário positivo no simplex de concentração.

Uma dominância mais forte por parte do primeiro membro (maiores razões ⱼ) eleva a concentração total exigida c0.

Exemplo

Para uma cadeia de dois membros, as condições reduzem-se a e . Se e , então . Com , o estado estacionário dá e . Abaixo de , não existe qualquer estado estacionário positivo.

Porque é que a Estabilidade Não Implica Integração

Quando ambas as condições são satisfeitas, o sistema pode estabilizar-se num estado estacionário estável. No entanto, este estado permanece uma cadeia aberta dominada pelo primeiro membro. A cadeia aberta carece de retroação cíclica: as espécies a jusante não regressam para influenciar o primeiro membro. Consequentemente, as perturbações não envolvem toda a cadeia como uma unidade funcional conjunta. Por conseguinte, a cadeia não pode estabilizar uma função conjunta; a estabilidade do estado estacionário não é equivalente à integração num coletivo hipercíclico.

Neste quadro, vantagem seletiva para uma molécula corresponde a uma constante de velocidade maior. Uma molécula com um k mais elevado supera as outras, mas esta vantagem competitiva não produz uma função conjunta—apenas desloca o estado estacionário no sentido da dominação por essa molécula.

Diagrama do Limiar de Estabilidade Cadeia de dois membros: c0,min = (k1 − k2) / k2 = k1 / k2 − 1 Duas condições de estabilidade k1 ≫ kj e c0 > Σj=2n (k1 − kj) / kj 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 c0,min k1 / k2 Estado estacionário positivo estável possível c0 > c0,min Nenhum estado estacionário positivo as concentrações exigidas tornam-se não positivas c0,min = k1/k2 − 1 Acima da linha Estado estacionário positivo estável possível: c0 > c0,min Abaixo da linha Nenhum estado estacionário positivo: as concentrações exigidas a jusante tornam-se não positivas. Estabilidade ≠ integração A cadeia aberta não tem retroação cíclica, pelo que as perturbações nunca envolvem toda a cadeia como uma unidade funcional conjunta. Exemplo: k1/k2 = 100 → c0,min = 99; com c0 = 100 > 99, existe um estado estacionário positivo estável. A estabilidade do estado estacionário não é integração: sem retroação cíclica, a cadeia não pode estabilizar uma função conjunta.