Код генетический физический смысл

Это физическая проблема. Во-первых, ставится вопрос о соответствии информационного содержания ДНК и белка, во-вторых— о количественных взаимоотношениях между нуклеотидами и аминокислотами, определяемых в конечном счете взаимодействиями молекул в матричном синтезе белка. В-третьих, возникает вопрос о физическом смысле генетического кода, т. е. о степени неслучайности этого соответствия. Характерно, что проблема генетического кода была впервые сформулирована физиком Гамовым [3], и ряд физиков принял участие в ее решении. Однако код был расшифрован биологическими и химическими методами. [c.553]

Физический смысл и происхождение генетического кода. Код не является случайным, по-видимому, он возник в ходе добиологической эволюции. Физика призвана раскрыть внутренние закономерности кода и построить теоретическую модель его эволюции. [c.220]

Так как /2 > /ь очевидно, что А /> /1 — Аг/]. Информация черпается открытой системой из окружающей среды, энтропия которой возрастает. Организм, растущий из зиготы, подобен в этом смысле кристаллу, растущему из зародыша, помещенного в насыщенный раствор. В обоих случаях возрастание упорядоченности, возрастание количества информации, перекрывается увеличением энтропии окружающей среды — холодильника при кристаллизации. Концепция Эльзассера виталистична неявным образом предполагается несоблюдение второго начала в живой природе. Равен, подвергший критике идеи Эльзассера, считает, что во всех клетках организма содержится одна и та же генетическая информация. Развитие организма означает не увеличение количества информации, но увеличение избыточности, т. е. многократное ее повторение [31]. Равен трактует зиготу как канал связи, причем родительские организмы служат источником информации, а вырастающий организм — ее приемником. Развитие сводится к декодированию информации. Равен исходит из возможности абсолютной оценки количества информации в зиготе и организме. В действительности, как показал Аптер [32] (см. также [33, 57]), такая оценка всегда относительна и условна. Тождество генов в клетках организма не означает избыточности. Развитие есть результат взаимодействия различных частей эмбриона, информация содержится не только в хромосомах, но и во всех внутри- и межклеточных взаимоотношениях. Концепции преформизма и эпигенеза в сущности непригодны для описания развития, которое нельзя свести к увеличению или сохранению количества информации. Задача состоит не в таком описании, но в выяснении сущности развития, его физической природы, его атомно-молекулярных основ. [c.34]

ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА [c.589]

Каждая новая клетка, появившись на своем месте , оказывается в определенном окружении других клеток и физиологической (межклеточной) жидкости. Другие (ранее существующие) клетки и физиологическая среда являются окружающей средой (термостатом в физическом смысле этого термина) новой клетки. В соответствии с параметрами упомянутой окружающей среды генетический аппарат клетки трансформируется - начинают работать только определенные гены. Далее, следует новый процесс деления, и новые клетки получают новую команду из своего термостата и т. д. [c.24]

Мы считаем нужным разъяснить эту деталь она объясняет физический смысл отступлений от аддитивности вероятностей рекомбинации. Ясно, что длина генетической карты в условных единицах, полученная путем сложения малых участков, всегда справедлива. Для бактериофага известна длина молекулы ДНК [c.376]

Оказалось, что вырожденность генетического кода имеет несомненный биологический смысл, обеспечивая организму ряд преимуществ. В частности, она способствует совершенствованию генома, так как в процессе точечной мутации, вызванной химическими или физическими факторами, возможны различные аминокислотные замены, наиболее ценные из которых отбираются в процессе эволюции. [c.522]

Теперь можно сказать, что формула Ричардсона - Дэшмана п уравнение Тафеля генетически связаны друг с другом и описывают один и тот же физический процесс — выход электронов металла за пределы его поверхности под влиянием теплового движения и внешнего поля. Тот факт, что в одном случае Weq имеет смысл работы выхода, а в другом — энергии активации реакции выделения водорода, не меняет вида зависимости j = j r ), поскольку последняя определяется величиной энергетического скачка W [c.334]

Далее проф. Гудмен пишет Трудности и преимущества в работе геолога, несмотря на то, что он занимается описательной или исторической наукой, ничем по сути не отличаются от того, что выпадает на долю других ученых . Это обычная ошибка, встречающаяся не только у специалистов по методологии науки. Она состоит в переносе основных принципов экспериментальных наук на науки описательные. Опасность, связанную для биологии с такой неправомерной логической операцией, хорошо выразил зоолог-систематик проф, Майр [9] Разработке теории в таксономии, как и в биологии вообще, сильно мешают попытки втиснуть биологические концепции в смирительную рубашку концепций и теорий, созданных методологами и философами от физики. Многие обобщения, основанные на данных физических наук, неприменимы к биологии. А главное — многие факты и открытия биологии не соотносятся ни с чем в физике, и потому их не включают в философию науки, основанную на физике. Биология неизбежно создает свои концепции, не имеющие соответствий в физике, и это объясняется не только огромной сложностью биологических систем, но в особенности тем фактом, что организмы содержат в себе исторически сложившуюся генетическую программу — результат трех миллиардов лет естественного отбора. Другое явление, определяющее иную, чем в физике, расстановку ударений, — это уникальность почти всех биологических объектов, стоящих выше молекулярного уровня (например, особь, популяция, вид и т. д.)... Многие термины, используемые при разработке биологических теорий (например, родство, вид, классификация, популяция и тому подобные), применяются (хотя зачастую в совершенно ином смысле) и при создании теорий в небиологических науках. Пока биологи пытались использовать эти термины в их физическом смысле, пока они оставались в рамках физических теорий, им не удавалось приспособиться к своеобразным особенностям биологических объектов . [c.19]

Я рассказал о смысле генетического кода особенно подробно. Мне казалось уместным в этой книге раскрыть логику рассуждений, позволившую выйти еще на один перекресток физики и биологии, позволившую связать природу генетического кода с особенностями физических свойств воды В дальнейшем изложенная теория наверняка потребует уточнений и исправлений. Но сегодня она представляется соответствующей реальной действительности. [c.297]

Имеет ли генетический словарь физический, молекулярный смысл или корреляция между кодонами и аминокислотами совершенно случайна Что можно сказать об эволюции кода в этой связи Какие факторы влияют на чтение кода, на процессы транскрипции и трансляции Что и как искажает код Каковы физико-химические причины мутаций [c.589]

И вот оказывается, что смысл генетического кода удается раскрыть, исходя из соображений, не имеющих на первый взгляд никакого отношения к белкам и нуклеиновым кислотам. Структура генетического словаря определяется особенностями строения и физических свойств воды. [c.286]

Может быть, самое замечательное в генетическом массивном атомизме касается необыкновенно щедрого выражения этой дискретной индивидуальности, что создает последовательность генетических масштабных ступенек и общий их потенциал, обусловленный всеми новыми возможностями квантования физико-химической онтологии. Поэтому каждый генный нуклеотид не подавляется и не экранируется соседями, как это ни удивительно для теории физического и химического строения. От онтологического квантования зависит, в указанном смысле, принципиальная возможность и стройность сочетания основного стационарного компонента поля и индуктивных созидательных его функций. Нуклео-протеиновые гены богаты физико-химической онтологией примерно вдвое больше нуклеиновых, так как каждый триплет соединен с известной аминокислотой. [c.83]

Зачем нужны модели Один из распространенных способов применения статистических моделей генетических текстов связан с изучением "неслучайных" особенностей в первичной структуре ДНК. Суть применяемого метода состоит в следующем. Анализируемый текст интерпретируется как элемент некоторой совокупности текстов. В силу объективных причин эта совокупность в целом может оказаться недоступной для исследователя, и тогда она создается искусственно - генерируется с помощью статистической модели. На полученном множестве текстов могут уже быть рассчитаны вероятностные распределения значений тех признаков, которые интересуют биолога. Если при этом окажется, что наблюдавшиеся на исходном объекте величины признаков характерны для "хвостов" распределения и имеют малую вероятность, например Р < 0,001, то эти данные могут считаться неслучайными в математическом смысле. Такие результаты, полученные с помощью моделей, дают формальное основание для дальнейшего изучения биологических и физических причин найденных закономерностей. [c.39]

Это физическая проблема. Во-первых, ставится вопрос о соответствии информационного содержания ДНК и белка, во-вторых,— о количественных взаимоотношениях между нуклеотидамк и аминокислотами, определяемых в конечном счете взаимодействиями молекул в матричном синтезе белка — молекулярным узнаванием. В-третьих, возникает вопрос о физическом смысле генетического кода, в-четвертых, о его эволюционном происхождении. [c.258]

Успешное развитие химии в целом как интегральной науки невозможно без гармоничного развития частных (дифференцированных) химических наук, но не изолированных, а взаимно дополняющих и обогащающих друг друга. В этом смысле надо признать, что классическая химия в последние годы замегно отстает в своем развитии от некоторых естественно-химических наук, таких как геохимия, биохимия, биофизическая химия и др. Наиболее важный их вывод, который следует перенять науке о свойствах вещества - это то, что существуют чрезвычайно простые и универсальные законы функционирования и развития как живой, так и неживой природы, законы, общие для физических, химических и биологических процессов. Установлено, что поведение химических и биологических субстратов генетически строго закодировано. Используя эти представления, вслед за кибернетикой появилась (1980 г. Г. Хакен [31, 32]) новая интегральная междисциплинарная наука, получившая название синергетика - наука о самоорганизации сложных систем, устойчивости и распаде структур различной природы. Одновременно с синергетикой Б. Мандельбротом (1980 г. [33]) была предложена теория фракталов - структур, состоящих из частей, подобных целому и обладающих дробной мерностью. Благодаря этой теории появилась возможность математически описывать системы необычной сложности, которые считались хаотическими [34]. Было установлено, что практически все окружающие нас объекты в том или ином аспекте проявляют фрактальные свойства. Следствием философского обобщения этой теории явилась идея единства материального мира, о том, что мир зиждется на неких законах, и все процессы мира имеют единое происхождение и аналогичные законы поведения. Исключительно прав А. Пуанкаре, утверждая, что наука развивается по направлению к единству и простоте . [c.16]

Среди многочисленных компонентов биосистем молекулярного уровня исключительная роль в процессах жизнедеятельности, бесспорно, принадлежит белкам. Активно участвуя практически во всех протекающих в клетках и организме процессах, они наделены поистине универсальными биофизическими и биохимическими свойствами. Белки обладают способностью к взаимному превращению всех необходимых для жизни видов энергии тепловой, механической, химической, электрической и световой. Кроме того, они входят в состав соединительных и костных тканей, кожи, волос и других структурных элементов всех уровней живого организма, выполняя динамическую опорную функцию и обеспечивая нежесткую взаимосвязь органов, их механическую целостность и защиту. Нет смысла перечислять все функции белков, спектр их действия огромен. Отметим лишь, что по разнообразию своих физических и химических проявлений белки несопоставимы с возможностями любого другого класса соединений живой и неживой природы. Они "умеют" делать все, и именно поэтому назначение генетического аппарата любого живого организма сведено к хранению информации только о белках и к их синтезу. Биосистемы всех уровней, в том числе и молекулярного, можно считать "произведениями" белков. При функциональной универсальности природных аминокислотных последовательностей деятельность каждого отдельного представителя этого класса уникальна в отношении функции, механизма действия, природы лиганда и внешней среды. И, наконец, белки проявляют высочайшую активность в физиологических, мягких условиях и не образуют при своем функционировании побочных продуктов. [c.50]

Тут же возник целый каскад вопросов. Каким образом код реализуется, то есть где в клетке и при помощи чего происходит перевод ДНКового текста на белковый язык Как получается, что длинный нуклеотидный текст ДНК дает в конечном счете сравнительно короткие белковые цепи Наверное, ДНКовый текст состоит из отдельных предложений , каждое из которых отвечает одному белку Так может быть эти предложения и есть гены классической генетики А что между ними Что играет роль точек , разделяющих предложения Иными словами, чем отличаются в физическом, химическом, то есть в молекулярном смысле, сами гены от промежутков между ними Ну, и наконец, каков же он, генетический код, этот словарь живой клетки [c.24]

Другая грань конструктивной роли необратимых процессов я резкого различия между порядком и случайностью открывается перед нами, если мы рассмотрим в качестве примера механизм биологической эволюции. Со времен Дарвина принято считать маловероятным, что биосфера является тем статическим, гармонично детерминированным миром, который некогда открылся Кеплеру, созерцавшему звездное небо. Биологические виды и даже предбиологические макромолекулярные соединения [1.11, 12] являются самоорганизующимися системами. Они непрестанно становятся , т. е. пребывают в состоянии возникновения, которое существенно зависит от случайных событий. Случайно и независимо от направления эволюции создается обширный банк наследственных генетических вариаций. Этот банк служит бесценной сырьевой базой для эволюции. Именно в нем эволюция находит благоприятные вариации, частота которых в популяции последовательно возрастает и стабилизуется точными, однозначно определенными законами передачи наследственных признаков. Нетрудно видеть, что отличительная особенность эволюционной теории, заведомо не имевшая аналогов в физических науках в те времена, когда создавалась эволюционная теория, придает случайным событиям необычайно важное значение. Мутации играют роль случайного двигателя прогресса. Однако мутации приводят и к гораздо более важным и далеко идущим последствиям, поскольку именно такие случайные события наугад выбирают один из нескольких возможных путей эволюции. По общепринятому ныне мнению исход эволюции биосферы не определен однозначно. Если бы жизнь на какой-нибудь другой планете развивалась в тех же условиях, в каких происходила эволюция живого на Земле, то мы вполне готовы к тому, что формы жизни могли бы быть совершенно иными (не исключено даже, что в основе их лежала бы совершенно другая химия). По общему мнению при надлежащих условиях возникновение жизни неизбежно. В этом смысле жизнь — явление физическое, материальное, детерминированное. Однако из сказанного отнюдь не следует, что жизнь предсказуема. Наоборот, на более современном яэыке можно было бы сказать, что в процессе развития жизнь непрестанно осуществляет случайный выбор одного из многих (быть может, даже бесконечно многих) возможных сценариев. Предсказать достоверно, какого именно сценария будет [c.15]

Приходится принять, что акт конъюгации в смысле создания связи между протоплазмой двух клеток происходит с очень высокой вероятностью. Однако он очень редко приводит к генетической рекомбинации, когда скрещиваются клетки F" и F . Но что происходит очень часто и успешно, так это переход фактора F из клеток F" в клетки F , причем клетки F не утрачивают своей донорпой способности, из чего ясно, что фактор F находится в клетках F во многих экземплярах. Наконец, можно полагать, что он физически мал и не связан с какими-либо большими образованиями, например с ядром, так как он переходит из клетки в клетку удивительно легко, в то время как генетические маркеры, т. е. хромосомы, переходят во много раз реже. [c.316]

Обычно в одно время с удлинением клеток, а иногда после его завершения происходит и дифференциация. Дифференциацией называют процесс, в результате которого клетки, казавшиеся до того сходными, приобретают морфологические различия и начинают выполнять разные физиологические функции (см. рис. 3.6). Процесс этот — одна из труднейших загадок биологии. Коль скоро каждая клетка многоклеточного организма возникает в конечном счете, как это принято считать, в результате деления одной и той же исходной клетки — зиготы, имеюш,ей двойной набор хромосом, то, очевидно, все эти клетки должны иметь совершенно одинаковые наборы генов. Мы уже знаем, что это не совсем так из-за нарушений, которые иногда случаются в процессе митоза, число хромосом в разных клетках одного и того же растения может и не совпадать. Однако между наборами генов в тех клетках, которые приобретают в конце концов совершенно разную форму, нет, видимо, все же никаких качественных различий в культуре можно осуществить регенерацию целого растения из отдельных клеток, откуда бы они ни были взяты — из листа, стебля или корня. Итак, дифференциация, по-видимому, не изменяет основной генетической информации, содержащейся в клетке. Вновь возникшая клетка обладает широкими потенциями и может развиваться (в морфологическом и физиологическом смысла) по любому из нескольких возможных путей, в зависимости от физических и химических воздействий, а также от пространственных соотношений. Пройдя однажды дифференциацию в том или ином направлении, клетка обычно более уже не возвращается в недифференцированное состояние и не переходит в иную форму однако в условиях культуры тканей может происходить как дедифференциация, так и редифференциация. В настоящее время принято считать, что в любой клетке выражена только какая-то часть общего генетического потенциала, т. е. что одни гены в ней включены , а другие выключены . Природа клетки зависит, таким образом, от того, какой комплекс генов оказывается в ней активным. Проблема, следовательно, переходит в иную плоскость и может быть сформулирована так какой стимул включает и выключает гены [c.89]

В зтой связи возникает вопрос, могут ли названные понятия теории передачи сообщений, подобно ее методу 1-граммного анализа, оказаться полезными для изучения генетических текстов. По-видимому, ясно, что шенноновские информация и энтропия не эквивалентны по смыслу понятиям генетической информации и физической энтропии. Введем формальные определения. Рассмотрим эксперимент с п возможными исходами, имеющими вероятности осуществления Р, = 1, 2,...,п. Информация, которую приносит сообщение о том, что реализовался определенный исход i, полагается равной [c.75]

Примерами мимов служат мелодии, идеи, модные словечки и выражения, способы варки похлебки или сооружения арок. Точно так же, как гены распространяются в генофонде, переходя из одного тела в другое с помощью сперматозоидов или яйцеклеток, мимы распространяются в том же смысле, переходя из одного мозга в другой с помощью процесса, который в широком смысле можно назвать имитацией. Если ученый услышал или прочитал об интересной идее, он сообщает о ней своим коллегам и студентам. Он упоминает о ней в своих статьях и лекциях. Если идея подхватывается, то говорят, что она распространяется, передаваясь от одного мозга другому. Как изящно сформулировал мой коллега П. Хамфри (N.K. Humphrey) смысл раннего наброска этой главы, мимы следует рассматривать как живые структуры не только в метафорическом, но и в техническом смысле. Посадив в мой разум плодовитый мим, вы буквально поселили в нем паразита, превратив тем самым разум в носителя, где происходит размножение этого мима, точно так же, как размножается какой-нибудь вирус, ведущий паразитическое существование в генетическом аппарате клетки-хозяина. И это не просто fa on de parler (фр. образное выражение мим, скажем, веры в загробную жизнь реализуется физически миллионы раз, как некая структура в нервной системе отдельных людей по всему земному шару . [c.150]

Что представляет собой тип в эволюционном и генетическом смысле Согласно Холмсу (Holmes, 1979), тип — это высший таксон, в который входят растения или животные, построенные по единому общему плану и считающиеся родственными между собой . Очень важно именно то, что они построены по сходному плану. Какая физическая или молекулярная система ответственна за поддержание этого плана Такой вопрос раньше, по-ви-димому, не возникал, поскольку неодарвинисты относили сходство организмов просто на счет отбора, а виталисты — на счет какого-то процесса, не связанного с физическими явлениями. Оба подхода отражают попытку уклониться от поисков истинного механизма. [c.263]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология