Организация простых последовательностей ДНК

Глава 24 ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОСТЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК [c.298]

Организация простых последовательностей ДНК [c.299]

Ферменты составляют основную массу клеточных белков На долю одного фермента приходится от сотых долей процента (у некоторых вирусов) до 10-12% (уряда микроорганизмов клеточной организации, например у Е oh) В то же время хромосомная ДНК не есть простая последовательность множества генов Поэтому [c.46]

Емкостные аппараты с мешалками предназначены для периодических процессов, однако в последнее время их применяют и для непрерывной работы. Простейший способ организации непрерывного процесса заключается в установке каскада из емкостных аппаратов через которые последовательно перетекают реагирующие продукты. Более совершенен горизонтальный аппарат, разделенный на секции, в каждой из которых установлена своя мешалка. В подобных аппаратах, как правило, устанавливают мешалки, обеспечивающие интенсивное перемешивание. Известны, например, автоклавы непрерывного действия со всасывающими турбинными мешалками. [c.226]

Описанный выше способ организации процесса недостаточно эффективен, поскольку большая часть вещества В превращается в побочный п )одукт или просто не применяется и представляет собой отход производства. Для его утилизации предполагается последовательно с первым реактором установить еще один такого же объема, поддерживая условия в первом реакторе неизменными. Отделение вещества А с целью его возвращения в процесс желательно осуществлять после выхода смеси из второго реактора. Учитывая большой избыток вещества А, принимают, что его концентрация в системе двух реакторов практически постоянна. [c.203]

Известно несколько способов организации расчета экстракционных колонн [23—25]. Одним из наиболее простых алгоритмов является воспроизведение операционной схемы противоточной экстракции по Крегу [26], что эквивалентно модифицированному релаксационному методу, применяемому в расчете ректификации. Он состоит в последовательном рещении от ступени к ступени уравнения (7) и итерационном методе сведения баланса по каждому компоненту с назначенной точностью. При этом возможно применение ускоряющих процедур, которые позволяют существенно сократить число итераций. [c.8]

Поточный метод организации производства характеризуется непрерывным выпуском продукции, последовательной передачей полуфабрикатов с одной стадии переработки на другую до получения готового продукта. Этот метод обеспечивает ритмичность и синхронность производства, пропорциональность отдельных частей производственного процесса, непрерывный выпуск продукции, специализацию отдельных участков. Высокая эффективность поточного метода обусловила его внедрение не только в массовом, но и в серийном производстве. Вместе с тем следует учитывать, что пространственное размещение производства и число структурных подразделений зависят от структуры производственного процесса, которая может быть простой и сложной. [c.32]

Это тем более удивительно, что мир неживых систем и царство жизни связаны с постоянным обменом и один и тот же атом имеет шансы много раз стать составной частью и организма, и минерала, и земной атмосферы (В. И. Вернадский). Несомненно, однако, что устойчивость динамических организаций увеличивалась по мере их усложнения. Способность выдерживать физические и химические атаки внешней среды (например, повышение давления, колебания температуры, кислотности среды и т. п.) у живых существ выражена более отчетливо, чем у относительно просто построенных систем неживой природы. Такие процессы, как растворение, выветривание, эрозия, существенно изменяющие неживые системы, не оказывают разрушительного действия на живую материю во всем разнообразии ее форм. Химический состав и важнейшие последовательности реакций в живых системах мало изменялись на всем протяжении колоссального пути биологической эволюции. Это значит, что химическая эволюция в одних определенных условиях может завершиться примитивной стадией кристаллизации, а в других дать начало синтезу усложняющихся организаций, в которых механизмы, обеспечивающие устойчивость, строятся из одних и тех же химических фрагментов (белков, ферментов, липидов и др.), но выполняют все более тонкие и специфические функции. [c.7]

В двух предыдущих разделах мы разделили принципы ретросинтетического анализа на два типа тактический , где молекула воспринимается исследователем как сумма связей, подлежащих сборке, и стратегический , при котором молеку.ту рассматривают как единое целое. Теперь мы попробуем проанализировать и классифицировать общие принципы организации синтетических схем. Здесь тоже есть свои существенно различные типы построения. Простейшая и наиболее очевидная композиция плана синтеза — это линейная последовательность стадий, в результате которых происходит ступенчатое усложнение молекул исходных соединений вплоть до построения целевой структуры, что в условной форме представлено на схеме 3.30, [c.331]

Конструкции, необходимые для организации вычислений без потери точности, довольно сложны. Подробно они изложены в [41, 19, 34, 4, 32], а здесь мы в основном ограничимся более простым вопросом как сохранять неограниченно долго заданное квантовое состояние (Легко понять, что это — частный случай предыдущего вопроса, когда реализуется последовательность тождественных операторов.) Для решения такой упрощённой задачи конкретный вид кодирующего отображения [c.119]

Монография посвящена рассмотрению существующих подходов к изучению принципов молекулярной структурной организации и механизма свертывания белка в нативную конформацию Книга состоит из введения и четырех частей В первой части изложена бифуркационная теория самосборки полипептидной цепи, физическая конформационная теория и метод априорного расчета пространственного строения белка по известной аминокислотной последовательности В других частях рассмотрены конформационные возможности простейших пептидов, сложных олигопептидов и белков Представлены результаты количественного анализа конформационных состояний большого числа пептидов и низкомолекулярных белков Изложен подход автора к решению обратной структурной задачи, позволяющей целенаправленно конструировать наборы искусственных аналогов, пространственное строение которых выборочно отвечает низкоэнергетическим, потенциально биологически активным конформациям природного пептида [c.4]

Вплоть до середины XX в. развитие биологии происходило путем ступенчатой редукции - последовательного перехода от изучения более сложных биосистем к изучению менее сложных, в соответствии с субординационной структурной организацией живой природы. В своем движении от высшего к низшему, от функции к структуре биология, наконец, подошла к исследованию простейшего уровня биологических систем - их молекулярного "дна . С появлением молекулярной биологии и ее составной части - молекулярной генетики, наука обрела качественно новое представление о единстве, целостности и субординационной взаимосвязи [c.9]

Уже пространственно обособленные открытые системы обладали примитивным метаболизмом в том смысле, что их структурная организация создавала благоприятные условия для протекания определенной последовательности биохимических реакций. В основе метаболизма современных клеток лежит совершенный каталитический аппарат, поэтому эволюционное развитие протоклеток связано также с развитием и совершенствованием их каталитических активностей. Первыми катализаторами, доступными для протоклеток, были относительно простые органические и [c.198]

Высокий уровень структурной и функциональной организации живой материи в первую очередь обеспечивается участием особых биополимеров — белков и нуклеиновых кислот. Для каждого индивидуального биополимера характерен определенный порядок чередования разнотипных мономерных звеньев, образованных в случае белков двадцатью различными аминокислотами, а в случае нуклеиновых кислот — четырьмя различными нуклеотидами. Это создает основу неисчерпаемого многообразия таких биополимеров. Кроме того, полимерные цепи обеих групп биополимеров содержат большое число простых связей, и поэтому каждый индивидуальный биополимер может существовать в виде неисчислимого множества конформеров. Однако в результате многочисленных нековалентных взаимодействий, в которых участвуют как фрагменты остова полимера, так и различные боковые радикалы, в условиях существования живых организмов предпочтительным оказывается ограниченное число конформаций. Поэтому каждый биополимер обладает не только уникальной последовательностью чередования мономерных звеньев, но и уникальной пространственной структурой или небольшим набором таких структур. [c.9]

Анализ и изучение конструкции более или менее сложной машины должен быть завершен разработкой технологической схемы монтажа, которая должна графически изображать последовательность выполнения сборочных операций и иметь указания по выверке собираемых узлов. Технологическая схема монтажа служит исходным документом для разработки проекта организации работ, технологической карты илн, в отдельных наиболее простых случаях, только пояснительной записки, которая является вместе с технологической схемой основным документом для производства работ. На фиг. 3 приведена технологическая схема сборки засыпного устройства доменной печи. Схема дана в несколько упрощенном виде некоторые операции в ней опущены. Схема разделена на две части первая часть ее с линией, определяющей последовательность сборки, посвящена монтажу, а вторая — выверке. [c.326]

Для процессов второго типа значительно труднее дать обоснованные рекомендации по выбору наиболее целесообразных мест и времени закалки и вообще по организации оптимального режима процесса. В этом случае в большей мере необходима последовательная математическая теория оптимизации процесса. До тех пор, пока такая теория не построена, можно попытаться найти относительно простые соотношения, позволяющие оценивать скорости закалки в тех или иных конкретных условиях, а также выяснить механизм процессов, способных обеспечивать необходимые скорости охлаждения плазменной струи. [c.181]

Важнейшее направление научно-технического прогресса в совершенствовании технологии химических производств неразрывно связано с переходом от периодических процессов к непрерывным. Химический процесс, представляющий собой цепь последовательно протекающих реакций, по своей природе непрерывен. Непрерывные процессы гораздо более эффективны, чем периодические. Введение таких процессов позволяет сократить длительность производственного цикла за счет исключения остановок процесса, связанных с цикличностью, ликвидировать необходимость в промежуточных складах и резервуарах, повысить механизацию, автоматизацию и безопасность производства и улучшить условия труда, повысить качество продукции. Непрерывные процессы требуют более высокого уровня организации производства они не допускают простоя ни в одном звене технологической нитки. Любой простой вызывает остановку всего процесса, что ведет к крупным потерям. Все технологические параметры должны постоянно поддерживаться в заданных пределах, [c.39]

Усилие роли химического кодирования в ходе биологической эволюции выразилось в том, что временная организация живых существ до известной степени была подавлена или оттеснена на второй план организацией пространственной. Высшие позвоночные сравнительно быстро достигают полного развития, т. е. такого состояния, начиная с которого пространственная организация более уже не усложняется. Почти одновременно с завершением процессов эмбрионального развития начинаются и процессы старения они в течение долгого времени почти не проявляют себя, и можно сказать, что организм после наступления зрелости вступает в некоторый отрезок временной координаты, когда с ним ничего существенного не происходит. С другой стороны, насекомые, черви и другие организованные пространственно относительно просто служат примером сложной временной последовательности состояний. Конкретных примеров известно множество. [c.133]

Принято различать четыре структурных уровня в архитектуре белковой молекулы. Первичн( я структура-это просто последовательность аминокислот в белке и локализация дисульфидных мостиков, если таковые имеются. Таким образом, первичная структура представляет собой полное описание ковалентных связей в белке. Вторичная структура образуется в результате сте-рического взаимодействия аминокислотных остатков, расположенных вблизи друг друга в линейной последовательности. Некоторые из этих стерических взаимодействий носят регулярный характер, обусловливая тем самым периодичность структуры. Примерами вторичной структуры могут служить а-спираль, складчатый Р-слой и коллагеновая спираль. Третичная структура обусловлена стерическим взаимодействием аминокислотных остатков, далеко отстоящих друг от друга в линейной последовательности. Следует отметрггь, что различие между вторичной и третичной структурами довольно условно. Белки, содержащие несколько полипептидных цепей, обладают еще одним уровнем структурной организации, а именно четвертичной структурой. Под четвертичной структурой подразумевают способ [c.37]

Эффективное использование подсистем и САПР в целом зависит от внутренней организации на логическом уровне (или ином другом) составляющих модулей. Разнородность решаемых системой задач (по постановке, характеру, точности и т. д.) диктует необходимость наличия гибкой связи между модулями и, следовательно, некоторых организуюш их программ. В простейшем случае модули могут быть организованы в соответствии с последовательностью выполняемых функций для решения некоторой задачи, образуя жестко связанные цепочки программ. Тогда САПР будет иметь столько цепочек, сколько имеется подзадач. Такой способ организации, хотя, и часто используется при решении прикладных задач, свойствен простейшим вычислительным алгоритмам, предназначенным для одновариантных расчетов. Любое изменение в постановке задачи расчета вызывает необходимость вмешательства для коррекции последовательности расчета. К тому же при решении сходных задач будет дублирование отдельных модулей в вычислительных схемах. [c.266]

На современном этапе развития метода математического моделирования и системного анализа использование отдельных моделей не характерно для решения задач расчета и проектирования как технологических процессов, так и производств. Даже в простейшем случае математическая модель связана с операционной системой соответствующей ЭВМ и включает, помимо прикладных программ, системные сервисные программы, средства обеспечения диалога, представления входных и выходных данных, информационное обеспечение. Организация взаимодействия элементов пакета производится с помощью управляющей программы чаще всего с произвольной структурой, что позволяет генерировать необходимую последовательность модулей в зависимости от задания. Наличие локальных управляющих программ пакетов повышает эффективность автомномного использования данного пакета и, вообще говоря, упрощает его разработку. Ниже приведены примеры таких пакетов программ, которые в общей системе проектирования могут выступать в качестве подсистем. [c.387]

Как отмечалось на стр. 148, сопряженный процесс можно рассчитать двумя способами итерационным и безытерационным. В описываемом варианте был реализован первый способ. В данном случае общая организация расчета сопряженного процесса по существу тождественна организации расчета основного процесса. Сопряженный процесс рассчитывается в соответствии с таблицей последовательности расчета блоков (TPRS) и таблицей переходов с итерационных блоков (TPS). При этом вследствие сопряженности топологических структур основного и сопряженного процессов (см. стр. 143) массивы TPRS и TPS также являются, в определенном смысле, сопряженными по отношению к массивам TPR и ТР. Поэтому TPRS и TPS могут быть просто получены из TPR и ТР. [c.284]

Установленные мною термодинамические закономерности поведения сложных систем показывают существование в них особого типа явлений, проявляющихся при больщой разносортности компонентов биосферы. Это особое -данное свыше распределение термодинамической вероятности и существование энтропии разнообразия. Это связано с особым размытым характером термодинамической вероятности событий в сложных системах, согласно закону (2.2). Это означает, что одновременно возможно возникновение форм жизни различных уровней организаций. Например, бактерий и растений. То есть, мир развивался не последовательно ПО дарвинской цепочке эволюции от простого к сложному, а параллельно-последовательной, как указано в Библии. В Святом [c.53]

В последующих главах рассматриваются результаты конформацион-1 0го анализа большой серии природных олигопептидов. Их пространст- енное строение практически полностью определяется взаимодействиями ежду близко расположенными в цепи остатками, и поэтому они представляют собой естественные объекты исследования средних взаимодействий. Здесь нельзя было ограничиться анализом единичных примеров в силу по крайней мере двух обстоятельств. Во-первых, изучение конформационных возможностей природных олигопептидов является, как станет ярно позднее, самым ответственным и сложным, но в то же время 1 иболее интересным этапом на пути к априорному расчету трехмерных структур белков. Очевидно, понимание пространственного строения и механизма спонтанной, быстрой и безошибочной укладки белковой последовательности в нативную конформацию невозможно без установления инципов пространственной организации эволюционно отобранных низко- лекулярных пептидов. Между природными олиго- и полипептидами нет четко очерченных границ, и количественная конформационная теория лее простых молекул является естественной составной частью конформационной теории более сложных соединений той же природы. Во-вторых, Й1ание пространственной организации и динамических конформационных свойств природных олигопептидов - гормонов, антибиотиков, токсинов и т.д. - необходимо -вакже для изучения молекулярных механизмов узнавания, действия и регуляции биосистем, выявления структурно-функциональных особенностей пептидов и белков. [c.233]

Разработка термодинамической бифуркационной теории свертывания белковой цепи, физической теории структурной организации природной аминокислотной последовательности, метода теоретического конформационного анализа, а также результаты расчета конформационных возможностей простейших производных двадцати стандартных а-амино-кислот и большого числа молекул с двумя и тремя аминокислотными остатками в цепи, представленные в первых двух частях книги, позволили перейти к изучению пространственного строения более сложных природных пептидных объектов. Главная цель исследования заключалась в количественной оценке вкладов средних межостаточных взаимодействий в конформационную энергию олигопептидов постепенно увеличиваюшейся длины и выяснении роли этих взаимодействий в структурировании фрагментов белковой цепи. [c.256]

Во второй группе работ, также посвященных изучению структурной организации молекул белка, выход пытаются найти в конструировании моделей, которые могли бы примирить расчетные возможности теоретического подхода с необходимостью получения физически обоснованных результатов или, иными словами, позволили бы количественно описывать глобальную по энергии нативную конформацию и механизм ее сборки, опираясь только на знание аминокислотной последовательности. Обойти проблему множественности минимумов здесь пытаются путем сверх-упрощенного моделирования белка, создания плоских и пространственных решетчатых моделей (см. разд. 17.1) и использования эмпирических корреляций (см. разд. 17.2). Помимо иллюзорности самой проблемы, на этом пути допускаются еще две ошибки принципиального порядка Одна из них вызвана привлечением чрезвычайно простых моделей и сосюнт и пренебрежении к эволюционно отобранной химической структуре белка [c.520]

Анализ известных белковых структур дает ценные сведения для понимания.механизма свертывания и стабильности белков. В структурах этих белков обнаруживаются шесть уровеней организации. На первом уровне находится аминокислотная последовательность, которая целиком определяет окончательную структуру белка. В структурах белков можно выделить несколько типов упорядоченности формы основной цепи. Это так называемые вторичные структуры, которые составляют второй уровень. Две из таких регулярных структур (а-спираль и 3-складчатый лист) были предсказаны на основе ковалентного строения основной цепи как наиболее простые. Следующие два уровня, сверхвторичные структуры и структурные домены, гораздо более сложны и пока не предсказуемы. На этих уровнях также проявляются вполне определенные закономерности, например такие, как корреляция между близкими по цепи остатками. Эти закономерности не выражаются в каких-либо определенных структурах, а носят весьма общий характер. На двух самых высоких уровнях организации, занимаемых глобулярными белками и агрегатами, сейчас уже делаются попытки некоторых структурных предсказаний. Возможность таких предсказаний основана на том, что нижние структуры, домены для глобулярных белков и глобулярные белки для агрегатов предполагаются внутренне стабильными (в некоторых случаях это подтверждено экспериментом). Характер агрегатов можно предсказать с помощью анализа контактной поверхности глобулярных белков. Это же относится и к предсказаниям строения глобулярных белков по их доменам. Кроме того, свойства поверхности, как это следует из изучения поверхностей раздела белок — белок, имеют важное значение для белкового узнавания. В главе обсуждены некоторые законо- [c.127]

Конечной целью химических процессов, протекающих в живой природе, чаще всего является либо синтез сложных органических молекул из простых, доступных живому организму предшественников, либо деградация таких молекул до простых соединений, выводимых из организма. Важную роль химические превращения играют в 9беспечении жизнедеятельности организма энергией, необходимой для совершения различных видов работы. В этом случае с целью уменьшения бесполезного рассеяния энергии в теплоту желательно разумное приближение к обратимому протеканию превращения. Каждая такая задача решается системой последовательных реакций, оптимизированной по химическому содержанию и энергетике каждого этапа и осуществляемой каскадом ферментов. Как правило, такие системы подвержены различным регуляторным воздействиям, т.е. в зависимости от конкретной биологической ситуации они могут включаться и выключаться или, по крайней мере, скорость и масштаб их функционирования могут изменяться в весьма широких пределах. Организация химических превращений веществ в виде регулируемых систем каталитических реакций — важнейшая особенность химии живых организмов. [c.12]

Метод п о с л е д о в а т е л ь н о I- о м о н г а ж а н о м е с т у из отдельных деталей и узлов. При этом - стоде монтажа начинают с установки базовой детали (или узла), к которой в последовательности, обусловленной конструкцией аппарата ли механизма, подсоединяют остальные детали и узлы. Метод тот прост, не требует мощного такелажного оборудования, но трудсслкж, отнимает много времени и, неэкономичен. В настоящее время, когда монта кные организации хорошо оснащены самой разнообразной техникой, применение его может быть оправдано только в исключительных случаях. [c.90]

Чрезвычайная сложность структуры белков определяется уже самими размерами их молекул. Чтобы это стало понятнее, следует обратиться к рассмотрению нескольких уровней структурной организации белков, а именно их первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуры. Эти уровни отличаются друг от друга природой взаимодействий, необходимых для поддержания структуры. Первичная структура белка определяется ковалентными связями, т. е. числом и последовательностью аминокислотных остатков, соединенных между собой при помонщ пептидных связей. Таким образом, первичную структуру белка можно охарактеризовать обычной структурной формулой, такой, какую пишут для любого органического соединения. Для низкомолекулярных органических соединений, обладающих относительно небольшим числом возможных конформаций, такие структурные формулы в основном соответствуют истинной картине, т. е. ориентировочно отражают пространственные отношения менаду атомами. Очевидно, ситуация не является столь простой для молекул, состоящих из одной или нескольких длинных гибких цепей с молекулярным весом порядка 1 млн. и выше. Число возможных конформаций в данном случае огромно, в связи с чем возникает необходимость учитывать и более высокие порядки структурной организации. [c.85]

Нетрудно найти примеры таких зон, когда речь идет о человеке и об изменении окружающего мира, отмечающем его целеустремленную деятельность. Даже модели мозга типа счетных машин обладают в глазах их творцов этой особенностью, создавая вокруг себя зону организации . Вполне очевидно, что различные формы высшей интеллектуальной деятельности характеризуются громадной способностью к созданию зон организации. Образование в результате действия организационного потенциала зоны организации облегчает живым клеткам формирование их собственной структуры из менее организованных материалов. Все механизмы клетки, действие которых направлено на саморепродукцию или развитие, функционируют так, что на каждом этапе всей последовательности реакций организационная работа минимальна. Синтез белка осуществляется только тогда, когда и пространственные и энергетические условия таковы, что ферментному аппарату остается лишь замыкать цепочки аминокислот. Следовательно, весь этот сложнейший механизм возник и усовершенствовался для того , чтобы поддерживать уровень своей организации за счет минимальной организационной работы. На языке термодинамики это и должно было бы означать, что аппараты клетки стремятся приблизиться к стационарному состоянию с минимальной продукцией энтропии за единицу времени, но организационная работа явно не имеет простого термодинамического эквивалента. [c.11]