ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.10.2020
Просмотров: 12424
Скачиваний: 247
Под шифром понимается условное сокращенное обозначение конкретной позиции определенной
номенклатуры (объектов, свойств и т.п.), тогда как совокупность шифров данной номенклатуры,
построенной по определенной системе, является ее кодом. По форме коды бывают
однопризначными (простыми) и многопризначными (сложными). Примером однопризначного кода
может быть код живых организмов: человеческий род - шифр 1; животный мир - шифр 2;
растительный мир - шифр 3 и т.д. Сложные коды содержат больше одного признака. В качестве
примера можно привести код деревьев по развернутой номенклатуре, который включает в себя
следующие составные признаки:
группу (широколиственные, узколиственные, высокие, низкие и др.);
подгруппу (для высоких деревьев - широколиственные и узколиственные);
244
вид; количество лет жизни.
По системе нумерации (построения) коды делятся на порядковые, серийные, десятичные
позиционные (поразрядные), коды повторения и комбинированные (смешанные).
В порядковой системе кодирования шифры каждой позиции кода соответствуют порядковым
номерам этих позиций кода и изменяются с возрастанием чисел натурального ряда. Порядковые
коды применяются только для однопризначных номенклатур изучаемых объектов и их свойств.
Серийная система кодирования используется для одно-, двух-, трех- и более призначных
совокупностей объектов. Здесь она предусматривает расчленение номенклатуры объектов на
отдельные части и шифровку не только позиции какой-либо части номенклатуры, но и групп
позиции. Серийный код отличается от порядкового лишь тем, что содержит резервные шифры на
случай расширения номенклатуры; это является одним из основных его достоинств.
Наибольшее распространение при обработке информации на ЭВМ получил так называемый
десятичный позиционный (поразрядный) код. При разработке десятичного кода исследуемая
номенклатура предварительно делится на составные группировки с соответствующими
иерархическими ступенями (уровнями). Причем каждый разряд кода характеризует одну из
группировочных ступеней исследуемой номенклатуры.
Смешанный код сочетает принципы десятичной, серийной и порядковой систем кодирования. Такой
код используется при разработке шифров для многопризначных и многозначных исследуемых
объектов.
Проведенный анализ систем кодирования позволяет перейти непосредственно к анализу и синтезу
информационногенного кода. Как было сказано, главным компонентом гена является ДНК. Чтобы
расшифровать запись информации в последней, необходимо проанализировать ее строение. Выше
было отмечено, что основой ДНК (ее структурой) являются два пуриновые основания (аденин и
гуанин) и два пиримидановые основания - тимин и цитозин. Хромосомы состоят не только из ДНК,
но и из белков, которые в свою очередь состоят из 20 аминокислот. Оказывается, набор этих кислот
влияет не только на первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры молекулы белка,
но и на все виды белков и их характеристики. Установлено, что наследственная информация и
последовательности аминокислот в молекуле белка записывается последовательностью
нуклеотидов в ДНК.
В 1953 г. американский физик-теоретик русского происхождения Г. Гамов (основоположник
гипотезы Большого взрыва и расширяющейся Вселенной) выдвинул идею, заключающуюся в том,
что гены являются основой кодирования наследственной информации. В 1999 г. информациологи
разных стран заявили о том, что они заканчивают "прочтение текста" (расшифровку кода)
наследственной информации человека. Ими уже "прочитан" первый миллиард "букв" -нуклеотидов,
которыми записывается наследственная информация. В целом геном человека, состоящий из трех
миллиардов нуклеотидов, будет расшифрован в ближайшее время, а по состоянию на начало 2000
года уже расшифрована 23-я хромосома (из всех 46 хромосом человека), которая состоит из 800
генов и 33,5 миллионов нуклеотидов.
Учитывая этот факт и широкомасштабные исследования
245
информациологов-генетиков всего мира, стало возможным установить следующее
основное свойство информационногенного кода: каждая аминокислота кодируется
единицами генетического кода, так называемыми кодонами, состоящими из трех азотных
оснований (нуклеотидов), называемых триплетами. Обозначим кодоны (триплеты) через
m
,
а все четыре основания через
п
и постараемся определить формулу (триплетный код), с
помощью которой можно было бы закодировать 20 аминокислот. Для этих целей, с учетом
вышеизложенного анализа систем кодирования, была выведена формула, позволяющая
соответствующими последовательностями расположения (следования) 20 аминокислот
рассчитать количество их комбинаций. Полученная таким образом формула триплетного
информациогенезисного кода, определяющая общее число различных сочетаний, выглядит
следующим образом:
K=(С
m
n
)
m
(8.3)
где
п -
общее число оснований ДНК;
т -
число оснований, кодирующих каждую
аминокислоту и другие составляющие;
С
m
n
-
число сочетаний из
п
по
т
оснований. Если
вместо буквенных обозначений подставить числовые значения, получим общее число
различных сочетаний для кодирования 20 аминокислот и других составляющих:
K=(C
m
n
)
m
=
(
n!
m!(n-m)!
)
m
=
(
24
6
)
3
=64. (8.4)
Полученные 64 кодона (триплета) используются для кодирования 20 аминокислот. Это означает,
что каждая из 20 аминокислот должна кодироваться тремя нуклеотидами. Информационногенный
код расшифровывается всегда с вполне определенного места. Например, если произойдет мутация,
т.е. лишняя вставка или выпадение нуклеотида в триплетной последовательности кодона в
определенной части молекулы ДНК, то последовательность считывания (раскодирования) кодонов
нарушается.
Ген представляет собой определенный участок ДНК с
соответствующей последовательностью
нуклеотидов, которая предшествует ему и определяет его начало. Следующая за геном
последовательность нуклеотидов определяет его конец. Ген, таким образом, с обеих сторон
ограничен строгим порядком (кодом) расположения нуклеотидов. Последовательность нуклеотидов
в ДНК определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле. Ген, как элемент
молекулы ДНК, несет информацию о строении молекулы белка. Таким образом, все 20 аминокислот,
представляющих информационно-биологическую основу всех живых организмов, могут
кодироваться (определяться) информационными словами, которыми являются триплеты (кодоны)
нуклеотидов. Например, включение в полипептидную цепь фенилаланиновой аминокислоты
способствует триплетное соотношение (информация) нуклеотидов урацила, т.е. урацил + урацил +
урацил, а сокращенно - триплетый информационный (соотносительный)
246
кодон урацила - УУУ, который является кодовым словом информационногенного кода для
фенилаланиновой аминокислоты живых организмов. Для остальных 19 аминокислот в
результате научных исследований информациологов-генетиков также расшифрованы
информационные триплеты, кодирующие соответствующие аминокислоты. Последние
кодируются разными информационно-кодовыми триплетами. Рассмотрим
информационногенный код, приведенный в таблице 8.2. Например, одна из 20
аминокислот - аргинин может кодироваться различными четырьмя триплетами (ЦГУ, ЦГЦ,
ЦГА, ЦГГ), у которых первые два азотистые основания (пуриновое или пиримидиновое)
являются общими, а третье - различное. В нашем примере общими являются Ц (цитозин) и
Г (гуанин).
Цитозин - это нуклеотид (нуклеозидфосфат), состоящий в основном из
азотистого основания (в данном случае - пиримидинового).
Гуанин - это тоже
нуклеотид, который содержится во всех живых клетках в составе ДНК и РНК, и участвует
в синтезе белка. Гуанин состоит из азотистого (пуринового) основания. Третьи азотистые
основания у всех приведенных в примере кодонов различные - У, Ц, А, Г. Установлено
важное свойство информационногенного кода, заключающееся в том, что только
одинаковые кодоны могут кодировать одинаковые аминокислоты в клетках живых
организмов. Открытие информационногенного кода на фундаментальной основе, которой
является первичная сущность мироздания, - информация, что в физико-химической
трактовке означает отношение, позволило сформулировать следующий информационно-
биогенный закон: информационные свойства атомов, молекул и химических элементов
соотносятся (соинформируются) между собой и обеспечивают таким образом
фундаментальную основу для самоинформациогенеза одноплетных, дуплетных,
триплетных, четыреплетных, пятиплетных и т.д. само- и взаимоотношений -
полиинформационногенных кодов. В нашем примере рассмотрен информационногенный
код в виде триплетного кодона, как наиболее изученного, для 20 стандартных аминокислот,
из которых строятся природные белки. Однако это еще не окончательный
информациогенный код биосферы, это только один из проявлений его задатков (свойств),
позволяющий определить его полный признак в виде четыреплетных и пятиплетных
информационногенных кодов. Несомненно, что кроме триплетных азотистых (пуриновых
или пиримидиновых) оснований, контролирующих (кодирующих) синтез
не только
белков (аминокислот),
но и других составляющих клеток организмов, в информацио-
генезе живой сферы принимают активное участие и другие информационногенные
(химические, физические, астрономические, биологические, экологические)
основания, которые обозначим через W и Ψ. В этом случае информационногенный код
биосферы можно записать в виде четыреплетного и пятиплетного кодонов:
Ц-Г-У-W,
Г-A-Ц-W-Ψ.(8.5)
Информационногенный код, как было сказано выше, - это ген, представляющий определенную
последовательность пар нуклеотидов (например, А-Г) в молекуле ДНК. Мутации гена (кода)
возникают, если изменяются следующие последовательности нуклеотидов, т.е. их кодонов: а)
увеличение числа пар нуклеотидов в генетической цепи; б) замена одного или нескольких
нуклеотидов на
247
Таблица 8.2
Информациогенный код биосферы по Юзвишину
Шифры позиций (номеров) азотистых (пуриновых или пиримидиновых) оснований в триплетных кодонах
1-е позиции
(нуклеотидов
) триплетов
Вторые позиция азотистых оснований (нуклеотидов) в триплетных кодонах Триплеты
3-й позиции
(нуклеотидов
) триплетов
Триплет
ы
Нуклеотид У
(урацил)
Триплет
ы
Нуклеоти
д Ц
(цитозин)
Триплет
ы
Нуклеоти
д А
(аденин)
Триплет
ы
Нуклеоти
д Г
(гуанин)
У
УУУ
Фенилалани
н
УЦУ
Серин
УАУ
Тирозин
УГУ
Цистеин
У
УУЦ
Фенилалани
н
УЦЦ
Серин
УАЦ
Тирозин
УГЦ
Цистеин
Ц
УУА
Лейцин
УЦА
Серин
Конец
(Стоп-
кодон)
Конец
(Стоп-
кодон)
А
УУГ
Лейцин
УЦГ
Серин
Конец
(Стоп-
кодон)
УГГ
Триптофа
н
Г
Ц
ЦУУ
Лейцин
ЦЦУ
Пролин
ЦАУ
Гистидин ЦГУ
Аргинин
У
ЦУЦ
Лейцин
ЦЦЦ
Пролин
ЦАЦ
Гистидин ЦГЦ
Аргинин
Ц
ЦУА
Лейцин
ЦЦА
Пролин
ЦАА
Глуталин ЦГА
Аргинин
А
ЦУГ
Лейцин
ЦЦГ
Пролин
ЦАГ
Глуталин ЦГГ
Аргинин
Г
A
АУУ
Изолейцин
АЦУ
Треонин
ААУ
Аспараги
н
АГУ
Серин
У
АУЦ
Изолейцин
АЦЦ
Треонин
ААЦ
Аспараги
н
АГЦ
Серин
Ц
АУА
Изолейцин
АЦА
Треонин
ААА
Лизин
АГА
Аргинин
А
АУГ
Метионин Н АЦГ
Треонин
ААГ
Лизин
АГГ
Аргинин
Г
Г
ГУУ
Валин
ГЦУ
Аланин
ГАУ
Аспараги
н
ГГУ
Глицин
У
ГУЦ
Валин
ГЦЦ
Аланин
ГАЦ
Аспараги
н
ГГЦ
Глицин
Ц
ГУА
Валин
ГЦА
Аланин
ГАА
Глуталин ГГА
Глицин
А
ГУГ
Валин
Начало (Н)
ГЦГ
Алании
ГАГ
Глуталин ГГГ
Глицин
Г
Аминокислоты белка, детерминируемые геном
248
другие нуклеотиды; в) удаление или выпадение из цепи одной или нескольких пар
нуклеотидов; г) нарушение последовательности пар нуклеотидов.
Любоенезапрограммированное химическое вмешательство в клетку может вызвать
нарушение нормального процесса образования азотистых (пуриновых или
пиримидиновых) оснований аминокислот, что в свою очередь проявится мутационным
свойством на информационногенный код. Последнее обстоятельство характеризуется
образованием или использованием аналогов соответствующих оснований.
Дезаминированию оснований подвергаются гуанин и цитозин. Кроме различных
химических веществ мутагенными свойствами обладают некоторые физические процессы.
Так,
ультрафиолетовые лучи, искусственная и естественная радиация, а также
ионизирующая радиация могут вызывать повреждения последовательности
информационногенного кода (гена) в клетке, что, естественно, может привести к
гибели организма.
В связи с тем, что последовательность нуклеотидов в гене ДНК
формирует (кодирует) соответствующую последовательность аминокислот в белковой
молекуле, то включение в ген или выпадение пары нуклеотидов из гена приводит к
мутационному изменению одной аминокислоты в молекуле белка. Однако в клетках, кроме
хромосом, ДНК, РНК и самого информационногенного кода, имеются защитные средства,
обеспечивающие восстановление отклонений (повреждений) в гене. Защитными
свойствами обладают вырабатываемые в клетке специальные ферменты репарации
(восстановления) генов.
Развитие информациологической биологии, информациологической генетики и других
информациологических наук расширяет знания о первичной информациогенной сущности
процессов и явлений в живой и неживой природе и служит базой для открытия новых n-плетных
информационных кодонов. Это дает возможность искусственно синтезировать кроме белка тот или
иной наследственный ген, что расширяет возможности клонирования не только клеток, но и
организмов путем бесполого их размножения в лабораторных условиях.
Если с точки зрения информациологического подхода проанализировать общую формулу
информациогезисного кода (8.1), то нетрудно произвести расчеты, которые показывают, что при
пяти основаниях четыреплетного информационногенного кода получим уже не 64 (в случае
триплетного кода), а 625 различных комбинаций. Это свидетельствует о том, что из пяти оснований
(пятое основание нетрудно определить)
по четыре основания можно кодировать уже не 20
аминокислот, а значительно большее количество составляющих, включающих (кроме аминокислот)
и другие компоненты хромосомы, клетки и организма в целом.
Если определить шестое основание,
которое, вероятно, будет иметь отношение к гену из
четыреплетных кодонов в соответствии с формулой информациогенезисного кода (8.3), то получим
не 64 (триплетный кодон) и не 625 (четыреплетный кодон), а 7776 различных комбинаций
пятиплетных оснований (кодонов), кодирующих фактически огромное количество (7776)
аминокислот и других компонент, не только составляющих химическую основу гена, но и
информационно влияющих на его содержание и проявление как
информационно-биогенную
единицу природы.
249
Открытие информациогена и информационногенного кода позволило сделать вывод о том, что
живая природа (биосфера) имеет фундаментальное единство, как и вся Вселенная,
основанное на универсально-континуумном явлении, которым является вездесущая
информация и ее непрерывные проявления - информационны, которые (по образному
определению информациологов-генетиков) управляют биосферой, миром и Вселенной
в целом.
Многие информациогены живут сотни миллионов и миллиарды лет. Они адаптируются к
холоду и жаре, выживают в экстремальных условиях, вступают в новые отношения - соотношения -
взаимоотношения - взаимосвязи.
Информациологи провели анализ большого поля фактического материала и пришли к выводу, что
из шести миллиардов человек, населяющих нашу планету, не найдется хотя бы двух человек, у
которых были бы одинаковые генотипы, несущие из поколения в поколение через века и
тысячелетия наследственную информацию.
Известно, что физиогномика по чертам (мимике) лица изучает болезни, характер и другие
проявления людей. Информациологическая генетика на основе открытого информационногенного
кода человека, изучив отдельные его гены, или весь генотип и фенотип, а также распространение
их в социальных слоях населения, может определять не только его характер и болезни, но и мысли,
предсказывать будущее и т.д. Такая возможность, действительно, имеет место, ибо ген, как
элементарная структура молекулы, воспроизводится в каждом поколении с момента зарождения