Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава

Другие 61 триплет (кодон) соответствуют 20 аминокислотам. Таковой код, когда несколько букв читаются идиентично, именуется вырожденным. К примеру, лейцин, серин и аргинин кодируются шестью триплетами; пролин, валин и глицин – 4-мя; изолейцин – 3-мя; аспарагиновая и глутаминовая кислоты – 2-мя, а для метионина имеется только один кодон. Он же, если стоит сначала гена, исполняет роль большей Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава буковкы.

Это похоже на ситуацию в дореволюционном российском алфавите: тогда было два знака для звука «ф» (ферт и фита) и целых три для «и» («и» просто, «и» с точкой и ижица).

1-ые исследователи считали, что аминокислотные цепочки прямо собираются на нуклеотидных цепочках. Дело оказалось еще труднее.

Во‑первых, нет никакого Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава стерического (морфологического) соответствия меж кодоном и той аминокислотой, которую он кодирует. Соответствие меж ним и достигается молекулой особенной нуклеиновой кислоты, которую называли по‑различному: РНК – посредник, адаптор, растворимая и, в конце концов, транспортная. На одном ее конце присоединена аминокислота, а на другом размещена последовательность комплементарная кодону (антикодон).

Во Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава‑вторых, матрицей для белкового синтеза служит не конкретно ДНК, а копируемый с нее «рабочий чертеж» – РНК, получившая заглавие информационной либо матричной (мРНК).

Итак, мы должны различать процессы: матрицирование самого гена, другими словами синтез ДНК на ДНК, синтез мРНК на ДНК и синтез белка на матрице мРНК. 1-ый процесс именуется репликацией Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, 2-ой – транскрипцией и 3-ий – трансляцией.

Еще короче это выражается в так именуемой «центральной догме» молекулярной биологии:

В вступлении я обещал строго придерживаться того набора фактов, которого просит школьная программка. Но некие положения в ней излагаются очень сжато, другие ошибочно, а многие любознательные заслуги последних лет просто Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава еще не дошли до учебников. Сейчас самое время на их тормознуть.

Полярность гена. Длинноватые цепочечные молекулы биополимеров – полипептидов и нуклеиновых кислот – полярны. Другими словами начало и конец цепи аминокислотных остатков и нуклеотидов различаются друг от друга.

Рис. 15. Схема строения двухцепочечной ДНК и комплементарной ей РНК. Для простоты ДНК показана Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава не закрученной в спираль, какой она обычно бывает в клеточке. Таковой участок может кодировать две аминокислоты – серин и цистеин. Ф – остаток фосфорной кислоты, А, Г, Ц, Т, У соответственно аденин, гуанин, цитозин, тимин, и урацил. Несложно созидать что смысловая цепь и комплементарная ей антипараллельны. 3’– конец одной стыкуется с 5’‑концом другой. Синтез матричной Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава РНК начинается 3’– конца смысловой цепи. Как следует мРНК Необходимо «читать» с 5’‑конца. С него и начинается белковый синтез. Нагляднее принцип антипараллельности цепей дан на шуточной схеме понизу. Сейчас представим для себя, что обе нарисованные понизу змеи свернутся в кольцо и любая возьмет в зубы свой хвост Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, и мы получим точную копию кольцевой хромосомы неких фагов и микробов.

Несложно сообразить, почему полярны полипептиды, слагающие белки. Уже упоминалось, что аминокислоты имеют две многофункциональные группировки, сшивающие их в полипептид, – аминную и карбоксильную. Означает, у первого звена аминокислотной последовательности остается свободной аминная группа (–NH2), а у последнего – карбоксильная (–COOH). Так и молвят Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава: N– конец и C– конец полипептида.

Полярны и нуклеиновые кислоты, но по другой причине. Остов как РНК, так и ДНК –пятичленные сахара – пентозы, сшитые остатками фосфорной кислоты (фосфодиэфирные связи). Чтоб различать атомы углерода в пятиугольнике пентозы, химики пронумеровали их, считая от того, к которому присоединено азотистое основание. Оказалось, что в Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава природных нуклеиновых кислотах фосфодиэфирные связи образуются только меж третьими и пятыми атомами углерода в пентозах (сокращенно: 3’ и 5’; читается: «три‑штрих» и «пять‑штрих»). Потому на одном конце хоть какой нуклеиновой кислоты сахар присоединен к цепи 3’‑атомом, на другом – 5’.

А сейчас зададимся вопросом: в какую сторону «читается» ген – к 3’ либо Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава 5’? Сейчас, когда генные инженеры уверенно расшифровывают нуклеотидные последовательности и синтезируют их, это вопрос никак не праздный.

Рис. 17. Облегченная схема передачи генетической инфы с ДНК на белок. С находящейся в ядре ДНК снимается «рабочая копия» гена – гетерогенная ядерная РНК (этот процесс именуется транскрипцией). Значимая, обычно, большая ее часть не кодирует Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава аминокислотных последовательностей и отрезается ферментами – эндонуклеазами и отбрасывается. Тогда же вырезаются и «нечитаемые» вставки – интроны. Созрелая мРНК, получившая «шапочку» (cap – англ.) на 5’‑конце и полиадениловую последовательность на З’‑конце, через пору в ядерной оболочке выходит в цитоплазму (нередко в виде комплексов с белком – информофер либо информосом, на рисунке Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава не показанных). В цитоплазме информация считывается с мРНК белоксинтезирующими аппаратами клеточки – рибосомами (трансляция). Рибосомы гуськом идут по мРНК: всякий раз, когда рибосома сдвигается на три нуклеотида к З’‑концу, к возрастающей полипептидной цепи прибавляется один аминокислотный остаток. Аминокислоты доставляются к рибосомам молекулами транспортной РНК (мРНК). Отдав аминокислоту, мРНК образует опять комплекс (аминоацил Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава – мРНК) с другой и опять вовлекается в процесс. Полипептидная цепочка, оборвавшись на глупом, терминирующем кодоне, свертывается специфическим образом. Это вторичная структура белка, поддерживаемая водородными связями; как правило это однонитчатая спираль (спираль Полинга – Кори). Спираль, в свою очередь, складывается, образуя третичную структуру. В конце концов, многие белки состоят из более Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава чем одной полипептидной цепи. Такой, к примеру, гемоглобин, молекула которого состоит из 4 субъединиц. Это четвертичная структура.

Установлено, что полипептидные цепи в клеточках синтезируются от N– конца к C– концу. Означает, у матричной РНК начало там, где кодируется N ‑ конец. Оно соответствует 5’‑концу РНК. В двойной спирали ДНК разобраться сложнее. Дело в том Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, что слагающие ее нуклеотидные цепочки ориентированы в различные стороны, как молвят, антипараллельны. Другими словами, одна цепь ориентирована в сторону З’–5’, а другая 5’–З’.

Смысловая цепь, в какой закодирована аминокислотная последовательность «считывается» ферментом РНК‑полимеразой с З’‑конца. Образующаяся при всем этом мРНК, естественно, оказывается четким аналогом комплементарной цепи и Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава будет начинаться с 5’‑конца, с того, с которого начинается трансляция, другими словами белковый синтез.

Но ведь с гена снимается не только лишь «рабочий чертеж» мРНК. Ген и реплицируется, передаваясь из поколения в поколение, от матричной клеточки к дочерним. Производит этот процесс – репликацию – фермент ДНК полимераза.

Считается, что Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава молекула ДНК‑полимеразы садится на ДНК и движется по ней. При всем этом умножается и смысловая цепь, и комплементарная к ней. Означает репликация смысловой цепи начинается с 3’‑конца, как и транскрипция. Это аналогично тому как если б мы перепечатывали текст с конца, а читали его, как и водится, с начала. В Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава учебниках и фаворитных изданиях на это, обычно, не обращают внимания.

Последние годы ознаменовались сенсационными открытиями в исследовании процессов репликации и трансляции. Природа подносила нам сюрприз всякий раз, когда начинало казаться, что уж сейчас мы знаем об этих явлениях все.

Вот некие из сенсаций, за юностью не попавшие в Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава учебники.

Справедлива ли центральная догма? Мы уже упоминали, что генетическая информация передается от ДНК через РНК на белок, но не в оборотную сторону. Это положение окрестили центральной догмой молекулярной биологии. РНК‑содержащие вирусы ее не нарушают. Просто у их выпадает изначальное звено этой цели – ДНК. Генетическая информация передается из поколения Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава в поколение закодированной в последовательностях РНК, с их же и считывается белок.

В принципе разница меж ДНК и РНК не так и велика. Пентознофосфатный остов у РНК образует другой сахар – рибоза, который отличается от дезоксирибозы только наличием гидроксильной группы (OH). Набор оснований тот же, за тем исключением, что Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава заместо тимина (5‑метилурацила) в РНК содержится урацил (тот же тимин, только неметилированный). Недаром в природе встречаются ДНК, в состав которых входят и дезоксирибозы и рибозы. Такая, к примеру, ДНК вируса герпеса, от которого на губках «высыпает лихорадка». Энерго фабрики клеток – митохондрии – в значимой степени на генном уровне автономны Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава от ядра, они имеют собственный геном, схожий на бактериальный. ДНК этого генома также содержит рибозу – от 10 до 30 остатков на молекулу.

Все это не нарушало стройную догму. Тем большее смятение вызвало открытие синтеза ДНК на РНК. С. М. Гершензон писал еще в 1960 году о способности подобного процесса, но только сравнимо не Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава так давно был получен в значимых количествах фермент ревертаза (оборотная транскриптаза), осуществляющий эту реакцию. Сейчас этот фермент – обыденный инструмент генных инженеров. Сейчас мы можем дополнить центральную догму:

К примеру, РНК‑содержащий вирус птичьего миэлобластоза может в итоге оборотной транскрипции стать ДНК‑содержащим, встроиться в геном цыпленка и вызвать злокачественное перерождение Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава клеток. Какую роль играет синтез ДНК на нити РНК в мире высших организмов, нам еще пока непонятно.

Смысловая цепь: одна либо две? Каких‑нибудь 5 годов назад все мы были твердо убеждены, что матричная РНК синтезируется лишь на одной из 2-ух цепей ДНК, получившей заглавие смысловой. 2-ая, комплементарная Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава ей цепь нужна только для репликации ДНК и репарации – «починки» покоробленных участков. Если, к примеру, жесткая радиация вырвет кусочек из одной из цепей двойной спирали, особые ферменты – репаразы заполняют брешь, пристроив на ее месте последовательность нуклеотидов, комплементарную оставшейся.

И все же в ближайшее время появились данные, свидетельствующие о том Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, что в геноме дрозофилы, к примеру, синтез РНК может идти на обеих цепях ДНК. Это так именуемый симметричный синтез. Интересно, что он идет от одной точки в различные стороны: в каждой цепи от З’ к 5’‑концу, так что обе образующиеся РНК начинаются с 5’‑конца. Био смысл этого явления мы Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава еще не знаем.

Рис. 18. Вверху – первичная структура белка лизоцима, разрушающего оболочки микробов. Направьте внимание на четыре сшивки цис – цис (дисульфидные связи, которые мы уже лицезрели на рис. 3). Понизу же не абстрактная статуя, а модель третичной статуи лизоцима, приобретенная способом рассеивания рентгеновских лучей.

Перекрывается ли код? 1-ые гипотетичные модели кода Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава были перекрывающимися Это значило, что последовательность нуклеотидов могла кодировать различные аминокислотные последовательности, зависимо от начала считывания. Так, последовательность АТТГЦАТЦГ, если считывалась бы с А, кодировала бы Тир–Вал–Ала, если со второго нуклеотида (Т)–Вал–Ала–Мет, и т. д. Схожий код накладывал бы жесткие ограничения на последовательность аминокислот Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава в белках. И все облегченно вздохнули, когда С. Бреннер обосновал, что каждый триплет нуклеотидов в ДНК и РНК считывается только один раз (неперекрывающийся код).

И снова как гром с ясного неба. Оказалось, что у неких фагов гены перекрываются. У фага φX174имеется двойное перекрытие, у фага G4даже тройное, другими словами Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава с одной нуклеотидной последовательности считываются три аминокислотных! Это предел экономичности сигнала. Фагам отлично, а вот каково молекулярным генетикам? Как обширно всераспространен этот парадокс в мире вирусов? Встречается ли он у высших организмов? Не знаем.

Но самое увлекательное из новых открытий я приберег под конец.

Конец коллинеарности Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава гена. До последних лет все согласно считали, что ген коллинеарен тому белку, поточнее, той полипептидной цепи, которую он кодирует. Другими словами, каждой тройке нуклеотидов в ДНК, с которой считывается мРНК, соответствует один аминокислотиый остаток в полипептиде.

И снова оказалось не так! В смысловой цепи ДНК, кодирующей белок, обнаружены достаточно длинноватые Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава вставки (интроны), никаких аминокислот не кодирующие. Они считываются при синтезе первичного транскрипта, а дальше начинается непонятный процесс. Ненадобные вставки вырезаются особыми ферментами и отбрасываются, остатки сшиваются. Этот процесс именуется сплэйсингом (калька с британского) Я не знал этого слова, но сообразил значение сходу, вспомнив свою давнишнюю морскую практику: сплеснивать трос – означает Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава сращивать его из кусков.

После того как все ненадобное из первичного транскрипта удалено, к 5’‑концу присоединяется «шапочка» – три фосфатных остатка попорядку и метилированный нуклеотид. А у 3’‑конца растет длиннющий полиадениловый «хвост» – последовательность из многих остатков аденина. Зачем эти добавки – не так давно узнали. Белоксинтезирующие системы клеточки – рибосомы – «узнают Сеньку Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава по шапке». 5’‑конец, с которого начинается трансляция, по исходным трем фосфатам. Последовательность поли‑А присваивает матричной РНК стабильность, она не так стремительно разрушается нуклеазами. Это было показано серией роскошных опытов. Потому что генетический код един для всего органического мира, можно ввести в клеточку чужеродную мРНК и синтезировать совершенно другой белок Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава. Этим методом удалось синтезировать в незрелых яйцеклетках шпорцевой лягушки гемоглобин зайчика, белки вируса табачной мозаики и пчелиного яда. И всякий раз мРНК, лишенная поли‑А последовательности, была нестабильной, распадалась стремительно.

А вот зачем гену интроны? На этот счет было высказано много суждений, прямо до самых фантастичных Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава: они необходимы как будто для обеспечения процесса эволюции (!). Но ни в каком организме нет ни одной структуры, специально созданной для эволюции. Все структуры предусмотрены только для выживания. Если мы признаем за интронами роль типичных органов эволюции, мы наделим природу способностью к прогнозированию и вернемся практически к учению Аристотеля о будущей причине. Впору Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава подивиться живучести телеологических заблуждений, уже третью тыщу лет воскресающих под различными именами.

А то, что интроны зачем‑то необходимы не в дальнейшем, а на данный момент, ясно из последующего примера. Всем отлично узнаваемый белок инсулин – один из самых малеханьких, в нем всего 50 аминокислот. Означает, его ген состоит из 150 нуклеотидов Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава. У крысы два гена инсулина, обозначаемых, как Аи В. Оказалось, что в гене Аесть один интрон – нечитаемая вставка в 119 нуклеотидов, а в гене Вк нему прибавляется другой – в 444 нуклеотида! Из 713 нуклеотидов в процесс трансляции вовлекается только 150 –комменты излишни.

Не найдем ли мы какой‑или аналогии в человечьих языках? Вправду, в Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава почти всех языках орфография очень отличается от произношения. Вот примеры, взятые мною у Л. В. Успенского: 1) английское «дочь» пишется daughterчитается – «дотэ», 2) ирландское «дочь» – пишется kathudhadhчитается «кахю», 3) французское «вода» пишется читается «л’о».

«Лишние», непроизносимые буковкы в словах – аналоги интронов в генах. Это разъясняется обычно тем, что орфография Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава отстает от произношения и люди пишут так, как гласили несколько веков вспять. А то и десятилетий: Анатоль Франс вспоминает бабушку, которая упрямо выговаривала «кошемар», «булевар». Да, но почему орфография в одних языках отстает от произношения очень, а в других за ним поспевает? Почему французское правописание консервативней российского (хотя Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава и мы, в особенности в резвой речи, выговариваем, к примеру, «ПалВаныч» заместо «Павел Иванович»)? Консервативность орфографии не случайна. Она добивается предела в тех языках, где много омонимов – слов с различным значением, но произносимых идиентично.

Во французском языке таких слов сильно много, он вроде бы сотворен для каламбуров. Но то, что Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава воскрешает устную речь, может сделать помехи при чтении письменного текста. Так что не будь французская орфография ограниченной, французам пришлось бы эту консервативность придумать.

И не случаем иероглифическая письменность упрямо держится Китае. Китайский язык весь состоит из омонимов. В устной речи они распознаются по тону, как с чтением?

А сейчас вернемся к Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава нашим интронам. Регуляторные механизма белкового синтеза, к разгадке которых мы только на данный момент приступаем должны как‑то «угадывать», «узнавать»[6]нужные гены, чтоб транскрибировать подходящую мРНК и потом передавать подходящий белок. Незначительно полезности организму, если ген гемоглобина будет задействован в нервной клеточке, а ген пепсина (пищеварительного Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава фермента) в – мышцах. Генетическая программка не признает омонимов, каламбуры тут строжайше противопоказаны. Язык генома агрессивно однозначен, как машинные языки ФОРТРАН либо АЛГОЛ, в нем нет места недосказанности размытости значения метафоричности – короче тех особенностей человечьих языков, без которых была бы неосуществимой роскошная словесность. Хромосома ведет себя, как та электрическая вычислительная машина которая библейское Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава изречение «Плоть немощна но дух бодр» перевела с британского (The spirit is saund, but the flesh is weak ) на российский как «Водка крепкая, но мясо размякло».

Потому в гене должна содержаться не только лишь информация об аминокислотных последовательностях. Там должны быть участки, по которым регуляторные элементы клеточки Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава его выяснят Ясно также, что из конечной нуклеотидной последовательности мРНК они, как сделавшие свое дело, должны быть удалены. Такими участками и возможно окажутся интроны. Это только догадка, но на сегодня она более возможна.

И в заключение разглядим принципиальный вопрос: довольно ли в клеточке ДНК для кодировки всех структур сложного Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава фенотипа?

По этому поводу еще не так давно велись дискуссии. Казалось, что ДНК очевидно не хватает. Но попробуем найти объем генетической инфы, как это делал Джон фон Нейман, в битах. Вспомним слова величавого физика лорда Кельвина: «Если Вы сможете измерить то, о чем гласите, и выразить это в числах Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, то Вы что‑то понимаете об этом предмете; если же Вы не в состоянии ни измерить, ни выразить это в числах, то Ваши познания предмета небогаты и неудовлетворительны».

Вот схема простого расчета, когда‑то мною проделанного. Если б все основания в ДНК встречались в схожем количестве, возможность встречи каждого Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава из их была бы 0,25.

Отсюда информационная ценность каждого из оснований

H= – (4 • 0,25 log 2 0.25) = 2 бита.

Но ДНК в геноме неоднородна по составу. Для высших организмов, к примеру позвоночных животных, толика пары гуанин – цитозин составляет всего около 40 процентов. Не считая того, в ней имеются фракции, обогащенные парами АТ и ГЦ. У неких крабов в хромосомах выявлены последовательности Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава состоящие только из 2-ух оснований А и Т. Информационная ценность нуклеотидного звена в их понижается в два раза:

H= – (2 • 0,25 log 2 0.25) = 1 бит.

другими словами основание может быть только либо аденином либо же тимином.

Оценить неоднородность ДНК в геноме можно обычным опытом. Если мы будем увеличивать температуру раствора ДНК, то на каком‑то уровне Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава средняя кинетическая энергия молекул окажется выше энергии водородных связей, которыми скреплены половинки двойной спирали. Температура, при которой распадается (денатурирует) половина молекул ДНК, именуется температурой плавления. Она очень находится в зависимости от концентрации катионов в растворе (приблизительно прямо пропорциональна логарифму их концентрации). В паре ГЦ три водородные связи, в Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава паре АТ только две. Потому чем больше ГЦ в ДНК, тем паче она «тугоплавка». Отсюда следует, что по ширине интервала температур, в каком ДНК плавится, можно судить о ее неоднородности (гетерогенности) в геноме.

Расчет отдал около 1,9 бита на основание даже для гетерогенной ДНК млекопитающего (теленка). А число нуклеотидов в Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава геноме млекопитающего около 2-ух‑3-х млрд (у человека два млрд, а у буйвола на 40 процентов больше; видно, дело не в количестве). Означает, припас инфы в ДНК млекопитающего 4–6 млрд бит, что соответствует библиотеке в полторы‑две тыщи томов.

Не забудьте, что этот припас содержится в яйцеклетке либо головке спермия, имеющей Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава микронные размеры. Какова свертка инфы! Сказочный джинн, вылетая из бутылки, растет всего‑навсего выше финиковой пальмы. Как реальность фантастичнее магической сказки!

Довольно ли такового массива инфы для постройки фенотипа? Задавшись таким вопросом, ученые спохватились: ведь мы же не умеем оценить сложность фенотипа количественно. В принципе всякую структуру, в Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава том числе структуру организма, можно обрисовать с очень высочайшей точностью (предел тут накладывает так именуемая квантовомеханическая неопределенность, о которой у нас пойдет речь в последующей главе). Представим, что мы разрежем организм на серию поочередных идущих вереницей срезов. Размещение структур на каждом из срезов можно обрисовать в двумерной системе координат и выразить Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава объем этой инфы в битах. Детальность описания находится в зависимости от толщины среза.

Допустим, толщина среза у нас будет один ангстрем (10–10м) – это величина, близкая к лимиту разрешающей возможности наилучших современных электрических микроскопов. Но тогда, скажем, для описания фенотипа человека ростом в 180 см придется сделать и обрисовать Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава 18 млрд таких срезов!

Ясно, что таких опытов никто не проделывал. Все подобные опыты оставались мысленными. Структуру гораздо меньше и с наименьшим уровнем разрешения, к примеру бактериальную клеточку либо митохондрию, так обрисовать можно. Увеличивая толщину срезов, скажем, в 100 либо тыщу раз, мы можем дать описания, но в 100 либо тыщу раз наименее Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава детальные.

А величинам, приобретенным в итоге мысленных тестов и приближенных расчетов, как‑то не охото веровать. Все это просто среднепотолочные числа. Фенотипическую информацию человеческого организма оценивали и в 105и в 1025бит. Та же величина для бактерии, по данным различных создателей, колеблется от 104до 1012бит!

Но в теории инфы Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава существует правило (закон Шеннона): при передаче по хоть какому каналу информация может только теряться за счет помех, но не возрастать. Означает, информация, надобная для описания структуры «человек», не должна превосходить 4 млрд бит.

Точнее, она должна быть значительно меньше. Если в канале инфы есть помехи (а они есть в любом канале), информация Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава генотипа должна быть лишней, неоднократно повторяться, иметь механизмы корректировки, устранения помех. В первый раз я это очень наглядно сообразил, слушая переговоры по радиотелефону 2-ух судовых радистов: «Аметист, Аметист, я 4347, я 4347, как меня слышите, прием, прием» – «4347, 4347, я Аметист, слышу вас отлично, слышу вас отлично, прием, прием».

Ответ Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава не совершенно точен: слышали мы отлично, но из‑за треска в динамике понимали плохо.

Приблизительно так обстоит дело и в канале инфы «от ДНК к признакам организма»: не будь генетическая информация высокоизбыточной, новое поколение из‑за случайных помех в развитии не походило бы на родителей, выходил бы «не мышонок, не лягушка Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, а неизвестна зверюшка».

Рис. 19. Пятерня однояйцевых близнецов (сестры Дионн) в денек пятилетия. По особенностям симметрии удалось вернуть их историю до рождения. Оплодотворенная яйцеклетка разделилась на два бластомера, которые разошлись и стали делиться без помощи других. Из 1-го вышли Ивонна и Анна, из другого Цецилия и очередной бластомер, который Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, разделившись, отдал Марию и Эмилию. В итоге вышло 5 эмбрионов с полностью схожими генетическими программками. Как много сходство фенотипов при тождестве генетических программ, вы сможете убедиться сами, смотря на лица этих девченок.

Но мы‑то знаем, как умопомрачительно точно черты родителей появляются в потомстве. Еще больше разительный пример точности передачи Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава генетической инфы – однояйцевые близнецы, братья и сестры, развившиеся из одной разделившейся яйцеклетки. У их схожие наборы генов, потому только у близнецов удаются пересадки тканей и органов, их путают даже отличные знакомые и не могут различить по запаху собаки.

Рис. 20. В мире нет 2-ух людей с схожими отпечатками пальцев Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава. На этом и базирована большая область криминалистики – дактилоскопия. Но нет правил без исключений. Я думаю, даже Шерлок Холмс не сумел бы различить отпечатки пальцев однояйцевых близнецов (I и II на рисунке). Как вы видите, даже настолько, казалось бы, маловажная структура, как дактилоскопический узор, очень агрессивно детерминирована на генном уровне.

Означает Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, информация, заключенная в генотипе, сверхизбыточна. Один из устройств мы знаем: это двойной набор хромосом в оплодотворенной яйцеклетке. В принципе развитие обычного фенотипа может быть обеспечено половинным, гаплоидным набором хромосом. Случаи партеногенеза, развития неоплодотворенной яйцеклетки, известны у многих животных и растений.

Отсюда следует, что объем инфы, закодированный в генотипе, нужно уменьшить Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава в два раза. Эти суждения и принудили многих исследователей находить другие источники генетической инфы, кроме ДНК.

Эмбриолог Х. Равен, о котором мы уже упоминали, выдвинул предположение, что, кроме ядерной ДНК, хранилищем инфы может быть приповерхностный, так именуемый кортикальный, слой яйцеклетки. Эта догадка не подтвердилась. Не стоит забывать, что хранители наследной Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава инфы – гены – должны плодиться, реплицироваться. В неприятном случае количество их в клеточке будет уменьшаться в два раза с каждым делением. Из всех узнаваемых нам соединений только нуклеиновые кислоты владеют способностью к репликации. Те клеточные структуры, которые могут плодиться, к примеру энерго станции клеточки, митохондрии и хлорофилловые зерна растений Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, хлоропласты, имеют свои, автономные геномы, очень похожие на обыкновенные бактериальные. Ядру они посодействовать не могут, хоть бы самим воспроизвестись с малой помощью от ядра.

Попробуем подойти к этому вопросу по другому: а верно ли мы оценили сложность фенотипа?

Рис. 27. Согласно более всераспространенной догадке, многоклеточные животные произошли от колоний Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава одноклеточных. Сверхорганизмы высшего порядка появляются из колоний многоклеточных, в каких каждый организм делает определенную функцию. Таковы колониальные кишечнополостные – сифонофоры. На рисунке наверху: сифонофоры из группы сифонант. Верхние особи их перевоплотился в подобие плавательных пузырей, удерживающих колонию в плавучем состоянии. Другие особи делают функции движения, питания и защиты колонии Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава, а часть адаптирована для размножения. Сифонофоры‑дисконанты так далековато зашли по этому пути, что многие ученые отрешаются считать их колонией и относят к единичным гидроидным полипам. Понизу: представитель этой группы – парусник велелла (сектор тела вырезан, чтоб показать сложное строение). Тут также действует общий принцип – совокупа схожих частей, представляющая информационную Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава систему с высочайшей избыточностью, преобразуется в более сложную за счет понижения избыточности.

Тот же Равен показывает, что, к примеру, у лошадки несколько миллионов печеночных клеток и они все построены идиентично. Можно естественно, найти объем инфы, надобный для описания каждой из клеток, а позже помножить число бит на число клеток. Но не равносильно Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава ли это утверждению, что для полного тиража скажем, журнальчика «Наука и жизнь» требуется создателей, редакторов, корректоров, живописцев, фотографов и т. д. в три миллиона раз больше, чем для сигнального экземпляра?

Означает, структура фенотипа также информационно сверхизбыточна, при этом в очень высочайшей степени. Генотип может дать подробное описание Все живые организмы должны быть единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающегося по наследству из поколения в поколение. 5 глава только одной клеточки, а потом указать, что она должна повториться сотки тыщ и миллионы раз.


vse-opredeleniya-i-teoremi-po-uchebniku-atanasyana.html
vse-ostalnie-formi-dokumentov-spravochnikov-registrov-sozdayutsya-po-analogii.html
vse-ostavsheesya-nedoskazannim-v-predidushih-romanah-serii-te-kto-znakom-s-tekstom-3001-nesomnenno-soglasyatsya-so-mnoj-chto-pri-vsem-uvazhenii-k-talantu-velik-stranica-13.html