Молекулярная азбука и языки программирования - Молекулярная элементная база живой формы материи
Ключом к разгадке тайн биологической формы движения материи может стать ее информационная основа - алфавит, язык и существующие принципы и правила молекулярной биохимической логики.
Ясно, что все разнообразие информационных сил, связей и взаимодействий в живой молекулярной системе может базироваться только на применении химических букв и символов различных алфавитов, представляющих собой элементарные информационные единицы живой формы материи. Поэтому в молекулярных биологических системах применяется дискретная форма представления информации и химический принцип ее записи. Для дискретных сообщений используется фиксированная последовательность химических букв или символов в цепях биологических молекул.
Например, комбинационный порядок чередования нуклеотидов в ДНК содержит всю генетическую информацию, которой располагает клетка. Известно, что хромосомы - это средства длительного хранения наследственной информации в закодированной форме. А информационный смысл действия генов как раз и заключается в расшифровке закодированных в них сообщений с помощью генетического кода.
В живой клетке используются различные системы записи (алфавиты) информации, - следовательно, существуют и различные языки кодирования и программирования биологических молекул. Поэтому биологическая информация в живой системе всегда представлена различными алфавитами и в различных ее молекулярных видах и формах.
Языки программирования биологических молекул также имеют в своей основе алфавит, словарь, свои "грамматику и синтаксис". Поэтому при решении различных биологических задач живая клетка пользуется различными молекулярными языками.
Известно, что, пользуясь алфавитом, можно составлять слова, а из слов - предложения. Поэтому молекулярные языки живой клетки являются не только формой выражения информационных (генетических) сообщений, но, возможно, они же становятся и средством "естественного общения" биологических молекул друг с другом.
Все информационные сообщения в ДНК кодируются четырьмя дезоксирибонуклеотидами. Значит, запись информации в генетической памяти осуществляется в четырехбуквенном алфавите на языке дезоксирибонуклеиновых кислот. Программы, записанные на языке ДНК, с помощью процессов транскрипции сначала переписываются на четырехбуквенный язык рибонуклеиновых кислот. Таким образом, хранение и передача генетической информации осуществляется на языке нуклеиновых кислот. Затем, специальная программа, имеющаяся в генетической памяти, которая называется транслятором, преобразует программу, записанную на языке нуклеиновых кислот, и переводит ее в программу полипептидного языка белковых молекул. Для этой цели используется генетический код.
Выбор одной определенной аминокислоты для помещения ее в нужное место при синтезе белковой молекулы, как известно, определяется генетическим кодом - сочетанием трех нуклеотидов из четырех, образующих иРНК. Словарь соответствия между триплетами нуклеотидов (кодонами) иРНК (а, значит, и ДНК) и аминокислотами называется генетическим кодом. Этот код универсален, так же как и средства его расшифровки.
Во всех живых клетках эти средства обеспечивают сначала переписывание (транскрипцию), затем перевод (трансляцию) генетической информации и в итоге синтез белков, которые образованы одними и теми же 20 типовыми аминокислотами.
Именно для 20 стандартных аминокислот существует генетический код в виде триплетов (тройки нуклеотидов в ДНК).
В живой клетке, как мы уже отметили, существуют различные системы био-логических элементов (нуклеотиды, аминокислоты, простые сахара, жирные кислоты и др.), которые служат химическими буквами и символами для кодирования информации в соответствующих цепях биологических молекул. Иными словами, в клетке используются различные алфавиты, то есть разные системы записи информации, а, следовательно, существуют и различные языки кодирования и программирования биологических молекул. Все эти языки, по всей вероятности, - "алгоритмические", так как представляют собой набор, а точнее линейную комбинационную последовательность соответствующих букв или символов (программных элементов) в цепях биологических молекул, которая в соответствии с правилами молекулярной биохимической логики описывает алгоритм решения определенной биологической задачи. К примеру, информация в полипептидных цепях, в виде аминокислотных кодов, определяет последовательность, пути и порядок укладки длинных цепей в трехмерную структуру белковых молекул. Таким путем идет стереохимическое преобразование информации и структур различных биологических молекул, а точнее, - кодирование и программирование их биологических функций.
Всего в этом "алгоритмическом" языке существует столько различных букв и символов, сколько их находится в общем алфавите живой формы материи. Причем, с большой достоверностью можно предположить, что каждой букве или символу в живой системе сопоставляется свой молекулярный код. Этот код может быть как линейным (к примеру, генетический код), так и стереохимическим - в случае кодирования любых био-логических элементов и их химических знаков соответствующими ферментами.
В этом случае кодирование осуществляется активными центром фермента, который с функциональной точки зрения представляет собой совокупность двух (или более) функциональных зон, состоящих из пространственной стереохимической организации различных аминокислот и их боковых атомных групп. При этом одна из этих зон, с информационной точки зрения, представляет собой, ничто иное, как функциональный "адресный код", который соответствует определенному элементу или его химическому знаку. Вторая же зона, при этом, является "кодом операции", который указывает характер химической реакции [4].
Отсюда следует вывод, что как структура, так и соответствующие функции биомолекул определяются только информацией, - то есть комбинационной позиционной последовательностью и составом химических букв или символов, эквивалентно и одновременно функционирующих в качестве структурных, информационных и программных элементов сначала в линейных цепях, а затем и в трехмерных макромолекулах.
Значит, живая клетка пользуется не какими-то виртуальными способами представления информации, или "секретными технологиями" построения структур и функций.
Для этой цели она лишь применяет свои системы (алфавиты) молекулярных био-логических элементов, с уникальными многофункциональными качествами и свойствами. Поэтому, по мнению автора, одновременно с записью информационных сообщений с помощью таких элементов (и соответствующих аппаратных средств), в молекулярные цепи закладываются (загружаются) - и алгоритмы трехмерной организации макромолекул, и их энергетический потенциал, и их программное и функциональное обеспечение.
Таким удивительным путем кодируются и программируются структурная организация и функции любых биологических молекул и клеточных компонентов. Причем, живая клетка всегда функционирует только на основе той программной информации, которая в данное время экспрессирована и загружена в ее биологические структуры. Однако это уже другая тема, которая может стать основой для других статей.
Похожие статьи
-
Системы биологических (биохимических) элементов - Молекулярная элементная база живой формы материи
Известно, что построение и функционирование сложных информационных устройств базируется на применении типовых унифицированных узлов и элементов. К...
-
Химические буквы, символы и знаки - Молекулярная элементная база живой формы материи
Итак, химические буквы и символы общего алфавита (био-логические элементы) живой клетки являются единицами молекулярной биологической информации. И если...
-
Как мы уже отметили, любой био-логический элемент представляет собой простейшую "схему", структурными компонентами которой могут быть несколько...
-
Функции молекулярных био-логических элементов - Молекулярная элементная база живой формы материи
Заметим, что все биохимические элементы живых систем являются многофункциональными элементами. Благодаря своим уникальным природным свойствам, они играют...
-
Молекулярный алфавит живой формы материи - Молекулярная элементная база живой формы материи
Уже давно известно, что "генетическая информация кодируется с помощью нуклеотидов подобно тому, как информация, содержащаяся в книге, передается с...
-
Аннотация - Молекулярная элементная база живой формы материи
Молекулярная элементная база живой формы материи состоит из небольшого числа молекулярных мономеров - нуклеотидов, аминокислот, жирных кислот, простых...
-
Программные элементы живой системы - Молекулярная элементная база живой формы материи
Все биохимические элементы в составе биологических молекул взаимодействуют друг с другом и с молекулами воды по особым принципам и правилам, которые...
-
Правила применения био-логических элементов - Молекулярная элементная база живой формы материи
Вспомним, что каждый логический элемент микроэлектронной техники, перед тем как выполнить свои функции, должен быть подключен к источнику питания и к...
-
Особенности молекулярной информации - Секреты молекулярной информации
Функционирование любых сложно организованных систем, как технических, так и биологических, невозможно без соответствующей информации, процессов ее...
-
Характеристики информации - Секреты молекулярной информации
Молекулярная биологическая информация мало чем отличается от других видов кодируемой информации. Ясно, что она выделяется чрезвычайно высокой плотностью...
-
Секреты молекулярной информации - Секреты молекулярной информации
Перед живой клеткой не возникает проблемы, как передать информацию и, главное, какие материальные средства использовать при строительстве своих...
-
Примеры модификационной изменчивости, Мутационная изменчивость - Формы изменчивости живых организмов
У человека:увеличение уровня эритроцитов при подъеме в горы; увеличение пигментации кожи при интенсивном воздействии ультрафиолетовых лучей; развитие...
-
Клетка как таковая выполняет множество разнообразных функций. Часть из них -- общеклеточные, часть -- специальные, характерные для особых клеточных...
-
В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что...
-
Молекулярная и генетическая организация плазмид - Молекулярная и генетическая организация плазмид
Генетическая организация разных плазмид отличается большим разнообразием, так как среди плазмид, на основе их функциональной специфичности, различают...
-
Введение - Молекулярная и генетическая организация плазмид
Плазмиды - внехромосомные генетические элементы, способные к автономному поддержанию в цитоплазме бактерий или существованию в нтегрированном в хромосому...
-
Синтез белка - Белок в жизни живых организмов
Биосинтез белка происходит в результате трансляции в субклеточных частицах - рибосомах, представляющих собой сложный рибонуклеиновый комплекс. Информация...
-
Современное представление о сущности живого - Сущность живого и проблема его происхождения
На основании вышесказанного, возможно такое определение жизни: "Живое - дискретные, молекулярные, термодинамические открытые системы или комплексы...
-
Биохимическое единство живой природы - Целостность организмов
Принцип биохимического единства - одна из немногих догм, признаваемых в нашем веке. Согласно этому принципу, все живые существа, обитающие на Земле, в...
-
Концепция биохимической эволюции (гипотеза А. И. Опарина) - Развитие понятия "жизнь"
Александр Иванович Опарин был не просто автором концепции физико-химической реконструкции зарождения жизни на Земле, а основоположником целого...
-
Характеристика модификационной изменчивости - Формы изменчивости живых организмов
-обратимость -- изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их -групповой характер -изменения в фенотипе не...
-
Онтогенетическая изменчивость - Формы изменчивости живых организмов
Генные , или Точковые , Мутации -- результат изменения нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК. Возникшее изменение последовательности нуклеотидов...
-
Модификационная (фенотипическая) изменчивость -- изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в...
-
Память человека и аналогия в информатике
К информационному толкованию "жизненной силы" наиболее приблизились виталисты, которых нещадно критиковали те, кто позже объявил генетику и кибернетику...
-
Сущность живого, его основные признаки - Развитие понятия "жизнь"
Понятие жизнь совпадает с предметом биологии как целостной научной системы (био-логия - наука о живом). Многие ученые склоняются к мысли о том, что...
-
Общее представление - Гипотеза происхождения живого вещества
Что такое жизнь? Каждая наука выдвигает свою гипотезу. Материалистическая философия о жизни высказывается так: Жизнь - это особая форма движения материи....
-
Литература - Секреты молекулярной информации
1. Вернер Гитт. Информация: третья фундаментальная величина. Интернет. Ю. Я. Калашников. Статьи, посвященные "молекулярной информатике": 2. Молекулярная...
-
Молекулярный состав клетки, Неорганические вещества. - Химический состав клетки
Химический элементы входят в состав клеток в виде ионов или компонентов молекул неорганических и органических веществ. Неорганические вещества. Вода -...
-
Химический состав клетки - Клетка как элементарная живая система
В клетках обнаружено около 60 элементов периодической системы Менделеева, встречающихся и в неживой природе. Это одно из доказательств общности живой и...
-
Введение - Клетка как элементарная живая система
Клетка - Элементарная живая система. Она обладает всеми признаками живого организма: растет, размножается, обменивается с окружающей средой веществами и...
-
Основные свойства живых клеток - Цитологические исследования
Изучение живых клеток пролило свет на их жизненно важные функции. Было установлено, что последние можно разбить на четыре категории: подвижность,...
-
Определение "живого" - Сущность живого и проблема его происхождения
Для рассмотрения настоящей проблемы сначала необходимо определиться с тем, что мы понимаем под термином "живое", "жизнь". Существует множество трактовок...
-
Введение - Сущность живого и проблема его происхождения
Жизнь - одна из форм бытия и одна из высших форм движения. Однако при всей очевидности, казалось бы, и наглядности феномена жизни познание сущности...
-
Вывод - Чарльз Дарвин о формах и причинах изменчивости
Каждый из рассмотренных разделов раскрывает сущность понятий как: изменчивость, ее причины и классификации, модификационная изменчивость. Как уже...
-
Представление о сущности жизни в истории науки - Материальная сущность жизни
Исторически сложились две противоположные точки зрения по вопросу о сущности жизни. По философским понятиям их можно оценить как материалистическую и...
-
Этапы биосинтеза белка, Транскрипция - Биосинтез белков. Ген и его роль в синтезе белков
Транскрипция Мост между геном (кодонами) и белком обеспечивается РНК. Точнее, информация, закодированная в последовательности азотистых оснований ДНК,...
-
Расшифровка генетической информации - ДНК
Полимерные цепи белков состоят из мономерных звеньев - аминокислот и последовательность расположения их в белковой молекуле строго специфична. В связи с...
-
Одним из аргументов против роли вирусов в возникновении большинства злокачественных опухолей у человека считается тот факт, что в подавляющем большинстве...
-
Механизм, благодаря которому генетическая информация ДНК "транскрибируется" в матричную РНК, а затем транслируется в белок, выяснился через несколько лет...
-
Норма реакции - Формы изменчивости живых организмов
Предел проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе -- норма реакции. Норма реакции обусловлена генотипом и различается у...
Молекулярная азбука и языки программирования - Молекулярная элементная база живой формы материи