Молекулярная элементная база живой формы материи

Молекулярная азбука и языки программирования

Ключом к разгадке тайн биологической формы движения материи может стать её информационная основа - алфавит, язык и существующие принципы и правила молекулярной биохимической логики.

Ясно, что всё 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 её 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 её 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 четырёхбуквенном алфавите на языке дезоксирибонуклеиновых кислот. Программы, записанные на языке ДНК, с помощью процессов транскрипции сначала переписываются на четырёхбуквенный 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 её в программу полипептидного языка белковых молекул. Для этой цели используется генетический код.

Выбор одной определённой аминокислоты для помещения её в нужное место при синтезе белковой молекулы, как известно, определяется генетическим кодом - сочетанием трёх нуклеотидов из четырёх, 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 определённой биологической задачи. К примеру, информация в полипептидных цепях, в виде аминокислотных кодов, определяет последовательность, пути и порядок укладки длинных цепей в трёхмерную структуру белковых молекул. Таким путём 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 определённому 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 трёхмерных 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 трёхмерной организации макромолекул, и их энергетический потенциал, и их программное и функциональное обеспечение.

Таким удивительным путём 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 её биологические структуры. Однако это уже другая тема, которая может стать основой для других статей.

Литература

1. А. Ленинджер. Основы биохимии. Пер. с англ. в 3-х томах - М: Мир, 1985.

2. Ф. Айала, Дж. Кайгер. Современная генетика. Пер. с англ. в 3-х томах - М: Мир, 1988.

3. В. А. Ильин. Телеуправление и телеизмерение. - М: Энергоиздат, 1982.

4. Ю. Я. Калашников. Биологика информационных взаимодействий в живой клетке. - М., 2002 - Депонир. в ВИНИТИ РАН 6.11.02, №1923-В2002, УДК577.217:681.51

Размещено на Allbest.ru