ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.10.2020
Просмотров: 12483
Скачиваний: 247
материального мира. Клетка аналогично информациогену самоотносится, самоотображается,
соотносится со своим самоотражением, саморегулируется, самоделится и самопроизводит
238
себе подобных. Все эти процессы представляют не что иное, как результат
фундаментальных отношений информациогенных точек, порождающих в свою очередь
информациогенные вегетативно-генеративные образования всевозможных структур
вакуумо- и материосфер Вселенной.
Без всяких преувеличений можно утверждать, что природа планеты образовалась в результате
информациогенно-вегетационного синтеза процессов и явлений нульматериальных точек,
элементарных частиц, атомов и молекул, явившихся основанием возникновения клеток, организмов
и биосферы в целом. Следовательно, информациогенная закономерность является основой
взаимодействия молекул различных химических элементов, обеспечивающих, в свою очередь,
жизнедеятельность всех растительных и животных организмов. Живая биосфера состоит из более
82 химических элементов, которые по содержанию их в организмах делятся на макроэлементы,
микроэлементы и ультрамикроэлементы, приведенные в таблице 8.1.
На рисунке 8.1. показано распределение макро-, микро- и ультрамикроэлементов, входящих в
клетки животного и растительного мира.
Рис. 8.1. Процентный состав химических элементов системы Менделеева, входящих в
клетки живых организмов биосферы:
1 -
макроэлементы; 2 - микроэлементы;
3 -
ультрамикроэлементы
Анализ информациологической таблицы элементов свидетельствует о том, что наш организм и
организмы животного и растительного миров в основном состоят из макроэлементов, входящих в
первые четыре периода (ряда) и почти во все группы (за исключением третьей и пятой)
периодической системы элементов Менделеева. Ядра этих элементов имеют небольшие
положительные заряды и соответственно небольшое количество отрицательно заряженных
электронов на энергетических уровнях. Следующая группа таблицы 8.1. - это микроэлементы,
входящие в системе Менделеева в более низкие периоды и ряды. Ядра этих элементов обладают
более высокими положительными зарядами и в их атомах имеется большее количество электронов,
чем в макроэлементах. Ультрамикроэлементы информациологической таблицы 8.1. входят в
основном
239
Таблица 8.1
Информациологическая таблица химических элементов, входящих
в состав клеток организмов биосферы
№№
пп
Макроэлементы
Состав,
%
Микроэлементы
Состав,
%
Ультрамикроэлементы
Состав,
%
1
Кислород
65-75
Бор
10
-6
10
-
3
Бериллий
10
-10
-
10
-6
2
Углерод
15-18
Бром
10
-6
-10
-
3
Золото
10
-10
-
10
-6
3
Водород
8-10
Ванадий
10
-6
-10
-
3
Радий
10
-10
-
10
-6
4
Азот
1,5-3
Йод
10
-6
10
-
3
Ртуть
10
-10
-
10
-6
5
Кальций
0,04-2
Кобальт
10
-6
-10
-
3
Селен
10
-10
-
10
-6
6
Фосфор
0,2-1
Медь
10
-6
-10
-
3
Уран
10
-10
-
10
-6
7
Калий
0,15-
0,4
Молибден
10
-6
-10
-
3
Цезий
10
-10
-
10
-6
8
Сера
0,15-
0,2
Цинк
10
-6
-10
-
3
9
Железо
0,01-
0,15
10
Магний
0,02-
0,03
11
Натрий
0,02-
0,03
240
в самые низкие периоды (7, 8) и ряды (8, 9, 10) системы Менделеева за исключением
бериллия, входящего во второй ряд и вторую группу, и селена, входящего в пятый ряд и в
6-ю группу системы Менделеева. Анализ показывает, что ультрамикроэлементы имеют
очень высокий атомный номер в системе Менделеева, а следовательно - высокий
положительный заряд ядра и соответствующее ему большое количество электронов на
энергетических уровнях атома.
Табличный и графический анализ элементов биосферы показал, что высокий процентный состав
макроэлементов (входящих в живой организм) с небольшой величиной положительного заряда ядра
атома соответствующего элемента информационно уравновешивается низким процентом
микроэлементов и ультрамикроэлементов, но с высоким положительным зарядом ядра. Графическое
толкование этого явления показано на рисунке 8.2.
Рис 8.2 Графическая интерпретация информационно-равновесного распределения макро-,
микро- и ультрамикроэлементов в клетках организмов биосферы Q – величина заряда ядра
элемента, входящего в состав клетки, % – процентная доля элемента в клетке, 1 –
графическая интерпретация (ГИ) макроэлементов, 2 – ГИ микроэлементов, 3 – ГИ
ультрамикроэлементов, 4 – информационно-равновесная кривая распределения элементов
в клетке
Приведенные в таблице 8.1. химические элементы часто используются в биотехнологиях в качестве
биодобавок к таким питательным продуктам как кефир, ряженка, йогурты, особенно сливки и
другие молочные изделия, на пакетах которых иногда, кроме витаминов, указывается процент
микро- и макроэлементов, входящих в их составы.
Вышеизложенный информациологический анализ биологии можно завершить следующим
фундаментальным выводом. Клетка биосферы является структурной информационно-
функциональной единицей жизни, представляет собой (как и любой организм) совокупность
информационно-кодовых взаимоотносящихся
241
структур, обеспечивающих ее такими информационногенными свойствами, как
саморазмножение, саморазвитие, саморегуляция и т.д.
242
Глава написана при участии биолога Мироновой С.И.
::
::
::
8.2. Информациологическая генетика
Слово генетика происходит от греческого genetikos, что имеет отношение к рождению и
происхождению. Генетика - это наука об информационных процессах наследственности и
изменчивости организмов биосферы и законах управления ими. В 1865 г. австралийский
естествоиспытатель Г. Мендель открыл три фундаментальных закона наследования признаков
живыми организмами. В 1900 г. в научной литературе впервые появилось слово генетика,
основными понятиями которой являются: наследственность, хромосомы, ген, признак, генотип,
фенотип, генетический код, наследственная информация, кодон, триплет, ДНК, РНК, генетические
карты организмов и человека, мономеры, полимеры и другие.
Основой любой клетки и организма являются такие органические
полимеры
(многомолекулярные
соединения), как белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, жиры и другие.
Мономерами
(маломолекулярные соединения) белков являются аминокислоты.
Нуклеиновые кислоты
обеспечивают хранение и передачу генетической
(наследственной)
информации
в
растительном и животном мире. К нуклеиновым кислотам относятся ДНК и РНК,
мономерами
которых являются
нуклеотиды,
состоящие из
азотистых оснований,
фосфорной кислоты и
пентозы (дезоксирибозы или рибозы). Рибоза имеет на один атом кислорода больше, чем
дезоксирибоза. Поскольку нуклеотиды являются основой информационногенных кодов,
передаваемых по наследству от поколения в поколение, остановимся на их свойствах. Азотистых
оснований нуклеотидов имеется несколько видов (по ним последние и отличаются): аденин
записывается сокращенно заглавной буквой А, гуанин - буквой Г, урацил - У, цитозин - Ц.
Нуклеотиды (А,Г,У,Ц) соединяются между собой и образуют одну информационно-кодовую цепь.
Одна молекула ДНК образуется двумя такими цепочками нуклеотидов. Для примера запишем
информационно-кодовую последовательность азотистых (пуриновых или пиримидиновых)
оснований в виде следующей информационной цепи:
А-Г-У-А-Ц. (8.1)
Тогда другая информационная цепь, в соответствии с информационно-генетическим принципом
комплентарности будет иметь следующий вид:
У-Ц-А-У-Г. (8.2)
Информационногенный код живых организмов представляет собой комбинации нуклеотидов и их
порядок (очередность, последовательность) расположения в молекуле ДНК.
Ввиду того, что основными компонентами клетки являются хромосомы, дадим их характеристику.
242
Хромосомы являются носителями генов и определяются наследственными признаками клеток и
организмов. Хромосома состоит в основном на 99% из ДНК. Она способна к делению и
самовоспроизведению и является структурным элементом клетки, в котором в линейном порядке
расположены гены. В каждой клетке организма заключена определенная совокупность хромосом,
называемая хромосомным набором. Числа хромосомных наборов в клетках разных организмов -
разные (от 2 до свыше 100). У человека число (хромосом) хромосомного набора составляет 46, у
пчелы - 32, утки - 80, карпа - 104 и у рака - 116. Существует две гипотезы о структуре хромосом. В
первом случае хромосомы состоят из двойных тонких нитей, имеющих сложную нитевую структуру.
Всего нитей в хромосоме насчитывается 64. По второй гипотезе хромосома имеет одну нить,
способную за счет спирализации и деспирализации создавать соответствующую спиралевидную
структуру. Хромосомы в основном состоят из
нуклеопротеидов
(99%) - это ДНК и белок. Кроме
того, в состав хромосом входят РНК, ионы кальция, магния, железа. В состав ДНК входят так
называемые
нуклеотиды
-вещество, состоящее из пуринового или пиримидинового основания,
фосфорной кислоты и углевода. ДНК состоит из двух полинуклеотидных спиралей. РНК в отличие от
ДНК имеет однолинейную структуру и является полинуклеотидом.
В состав РНК входят четыре
азотистых основания - аденин и цитозин, гуанин и урацил. В состав ДНК входят по две
группы пуриновых и пиримидоновых оснований: аденин + гуанин и тимин + цитозин.
До
конца строение ДНК, РНК и в целом хромосом на сегодняшний день не выяснено.
Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК, детерминирующая (кодирующая) ген, у разных
организмов разная, что имеет прямое отношение к наследственности. Установлено, что передаются
из поколения в поколение не признаки (белый или черный цвет), а наследственные задатки или
факторы, их определяющие.
Наследственные задатки (факторы), являющиеся основанием
развития соответствующего признака организма, в свое время были названы генами.
Следовательно, ген - это как бы единица наследственности, развивающая тот или иной признак
(свойство) организма. Рождение признака осуществляется не одним геном, а совокупностью генов,
называемой генотипом. Содержащиеся в хромосомах гены (последовательности нуклеотидов в ДНК)
выполняют определенные функции. Считается, что ген имеет дискретное проявление, так как он
определяет наличие или отсутствие определенной химической реакции, которая в свою очередь
способствует развитию соответствующего признака. Гены располагаются в хромосомах линейно и
всегда в определенном порядке. Для обеспечения проведения анализа составляются схемы
относительного расположения генов. Такая схема называется генетической картой хромосом.
В соответствии с современными исследованиями установлено, что ген является сложной линейной
структурой. Он может находиться в различных функциональных состояниях (аллелях). Кроме
внешних свойств генов, изучаются их внутренние свойства. Для этих целей составляются карты
генов. Исследования показали, что ген состоит из так называемых горячих точек, определенное
расположение которых внутри гена разных организмов имеет общий характер - наличие в этих
точках последовательностей одинаковых нуклеотидов в ДНК. В настоящее время уже найдены
способы определения
величины гена через число
243
пар нуклеотидов в нем.
Расчеты показали, что
средняя величина гена представляет
собой 1600 пар нуклеотидов,
расположенных в нем линейно.
Минимальная величина
гена - 600 нуклеотидов,
а максимальная - 5900. Можно сказать таким образом, что ген,
имея сложную структуру, является
делимой единицей наследственности, но не является
делимым функционально.
На основании современных научных исследований установлено, что специфическим компонентом
гена есть ДНК. Следовательно, изучение структуры ДНК и информационных отношений ее
структурных элементов между собой, а также исследование внешних и внутриструктурных функций
ДНК позволит таким образом глубже изучить структуру, свойства и функции гена, который, как
установлено, является основой появления наследственных признаков и, кроме того, контролирует
синтез белков, соответствующих ферментов, аминокислотный состав полипептидных цепей и т.д.
Чтобы узнать, как и в какой последовательности записывается информация в генах ДНК, какой
принцип кодирования заложен в этой записи и что является элементами кода, остановимся на
анализе методов кодирования генетической информации. С этой целью запишем следующие
информационные характеристики методов кодирования:
основание системы счисления (число символов в алфавите кода);
длина кодовой комбинации (число разрядов кода);
количество информации в одной кодовой комбинации;
максимальная информационная емкость системы кодирования.
Проблема кодирования генетической информации заключается в следующем. Чтобы добиться
высокого качества идентификации и кодирования, кодирование генетической информации
рассматривалось по двум позициям. Отдельно рассматривались генетические объекты (признаки) и
отдельно рассматривались их свойства (задатки), для чего выбирались методы кодирования самих
признаков и методов кодирования их свойств. В процессе анализа методов кодирования были
рассмотрены следующие системы классификации, шифров и кодирования объектов и их свойств.
Для объектов: идентификация и классификация самих объектов; порядковая система кодирования;
серийные и смешанные системы кодирования. Для свойств объектов: призначная идентификация и
классификация; порядковая система кодирования; параллельная позиционная (поразрядная)
система кодирования; последовательная позиционная (поразрядная) система кодирования;
комбинированные и смешанные системы последовательного и параллельного кодирования.