CASTLE.PRI.EE

Язык ДНК – это фундаментальный биологический код. Он использует четырёхбуквенный алфавит для записи инструкций по сборке белков и функционированию организмов (A – аденин, T – тимин, G – гуанин, C – цитозин).

Эта цифровая система использует кодоны (триплеты из 3 букв) для кодирования аминокислот. Она работает как самоисполняемый «байт-код».
Генетический код состоит из «слов» длиной в 3 буквы (кодонов). Это даёт различные комбинации.

Последовательность этих букв определяет порядок аминокислот в белках. Это обеспечивает хранение и передачу наследственной информации.

ДНК сравнивают с программированием. Это очень сложный алгоритм, управляющий клеткой. ДНК – это 4-значный код, который считывается молекулярными машинами (рибосомами). Этот «язык» универсален для большинства живых существ на Земле. Это указывает на общее происхождение жизни.

ДНК – основа жизни. Клеточное ядро – главный «узел» путей метаболизма. В нём находится молекула ДНК. Она может быть хранилищем данных, матрицей для копирования и местом хирургически точной посадки белков или сложных и динамичных взаимодействий с ними.

ДНК чрезвычайно важна. Она хранит генетическую информацию. Чтобы её ценное содержимое использовать, ДНК требуется записывать, копировать и считывать.

Информация, сохраняется в последовательности нуклеотидов ДНК. Она может воспроизвести копию ДНК и перейти в РНК или вернуться обратно в ДНК. РНК способна синтезироваться в белок или продолжить функционировать в клетке.
Фрэнсис Крик сформулировал в молекулярной биологии «информационные связи». На кодирующие области приходится около 2% молекулы ДНК. Остальное назвали мусорной ДНК (junk DNA).

Природа избавляется от всего лишнего. Она бы давно избавилась от мусорной ДНК. В живой клетке (природе) всё должно быть динамично и управляемо. Это требуется для жизни, разумного реагирования на удары судьбы (стрессы), для разного рода взаимодействий клеток и для индивидуального развития.

Для этих межмолекулярных взаимодействий требуются разные модификации ДНК. У неё имеются чувствительные и деятельные специализированные области регуляции. Они «ощущают» происходящее вокруг них. Могут изменять своё состояние при изменении условий среды или при приближении «нацеленного» на них белка.

ДНК далеко до структурного разнообразия белков с их безчислимыми фолдами, укладками и тому подобное. Однако и у неё можно выделить иерархию уровней организации: от первичной (последовательность нуклеотидов) через разнообразие вторичных и третичных структурных блоков до четвертичной. Последняя представляет собой надмолекулярные объединения — как между разными молекулами ДНК, так и между ДНК и ДНК-связывающими белками.

Кодирующая функция той части ДНК, которая служит «матрицей» для синтеза других биополимеров, связана особой организацией. Информативные участки генов руководствуются особыми «правилами грамматики» генетического кода. Это триплетность, неперекрываемость, вырождённость, универсальность, наличие кодонов (знаков препинания), и другими.

В некодирующей части генома действуют совсем другие законы. Для каждого типа последовательности они разные. ДНК по своей сути – что-то цифровое. Это хранилище байтов имеет сложные уровни организации.
Вероятно, чтобы выполнить всё, что делает ДНК, мало мощности всех, вместе взятых, самых современных компьютеров.

Из статьи Михаила Орлова (Институт биофизики клетки РАН).

P.S. В статье упоминаются термины «бактериофаг», «вирус», «ДНК», «РНК». Все рассуждения об их строении являются домыслами. Учёные договорились о том, как они должны выглядеть. Что они представляют в действительности – загадка.

Увидеть бактериофаг невооружённым глазом или в обычный световой микроскоп невозможно из-за их крошечного размера. Основные способы увидеть их – это электронная микроскопия или наблюдение результатов их работы на чашке Петри (прозрачные пятна лизиса).

Увидеть биологический вирус можно только с помощью электронного микроскопа, так как он слишком мал для обычных световых приборов. Применяются электронно-плотные вещества для выделения вируса на фоне клетки.

В электронный микроскоп бактериофаги и биологические вирусы выглядят как крошечные, структуры. Обычно это контрастные черно-белые снимки (в Фотошопе их окрашивают).

В электронный микроскоп РНК видна, вместо изображаемой в учебнике двойной спирали, как тонкие, часто изогнутые или переплетённые нитевидные структуры. Кроме того, молекула РНК прозрачна для электронов. Чтобы увидеть её, используются специальные методы окрашивания.

Часто РНК наблюдают в процессе биосинтеза. В это время на молекуле ДНК синтезируются молекулы РНК. В этом случае ДНК выглядит как длинная нить, а от неё отходят короткие, расходящиеся в разные стороны ниточки. Это изображение напоминает форму «ёлочки» или «зубчиков расчёски».

Внутри клетки ДНК упакована в хроматин, поэтому увидеть чёткую структуру сложно, нужна специальная подготовка образца.

P.P.S. Электронный микроскоп позволяет изучать лишь мёртвую материю. Биологические образцы приходится обезвоживать и замораживать, что убивает их. Криоэлектронная микроскопия (Крио-ЭМ) позволяет изучать мягкие материалы и биологические структуры (вирусы, белки) в их максимально естественном, почти «живом» состоянии.

Комментарии запрещены.