70913-1 (707676), страница 3
Текст из файла (страница 3)
4. Программное обеспечение клетки. Биологические процессы, как мы выяснили, не ограничены одними физико-химическими законами, – они подчиняются и закономерностям молекулярной биохимической логики и генетической программной информации. На основании этих закономерностей и программной информации в живой клетке постоянно возбуждаются биологические алгоритмы, или совокупность процедур и операций, определяющих характер поведения биологических молекул и молекулярных систем. Генетическая память обладает феноменальными информационными возможностями. И, действительно, в последовательности оснований внутри двойной спирали ДНК закодирована вся необходимая информация для осуществления жизнедеятельности, развития и самовоспроизведения живой системы. А главной задачей программных средств, используемых в клетке, является обеспечение оперативного взаимодействия управляющего звена – белков и ферментов с биохимическими объектами управления. Поэтому все клеточные процессы и функции координируются той программной информацией, которая в данное время перенесена (загружена при помощи биопроцессорных систем или соответствующих ферментов) и находится в функциональных биомолекулах и структурах живой клетки. Важно отметить, что живая клетка, точно так же как и любая другая система для “автоматизированной” переработки информации, имеет свою “операционную систему” – набор программ, который организует и приводит в действие многие аппаратные и программные ресурсы живой клетки. В первую очередь, операционная система клетки обеспечивает построение и функционирование основных компонентов молекулярных биопроцессорных систем – транскрипционного и трансляционного аппаратов. То есть тех средств, которые предоставляют услуги для выполнения различных клеточных программ. Операционная система – это совокупность важнейших программ, предназначенных для управления процессами считывания генетической информации и перевода текста программ с языка нуклеиновых кислот на аминокислотный язык белковых молекул, то есть, в конечном итоге, на стереохимический язык трёхмерных биомолекул и структур. Значит, операционная система клетки содержит встроенные функции перекодировки из одной системы кодирования в другую. А для перевода закодированных сообщений используются свои программы-переводчики. Поэтому, можно сказать, что операционная система состоит из набора отдельных транскрибирующих и транслирующих программ, обеспечивающих как построение, так и функциональное поведение основных биопроцессорных комплексов живой клетки. Определённые группы генов кодируют и программируют синтез рибосомных и транспортных РНК, другие группы генов (программ) контролируют биосинтез белков и ферментов, обеспечивающих работу транскрипционного и трансляционного аппаратов (биопроцессорных систем). Таким образом, операционная система создаёт и предоставляет аппаратные средства и функциональные услуги для выполнения всех генетических программ живой клетки. Она контролирует проявление всех структурных генов клетки и соответственно является одним из основных факторов клеточной интеграции. В генетической памяти клетки существует значительное количество различных пакетов программ, решающих различные биологические задачи. Причем, ключ к решению биологических задач, с помощью управляющей системы, лежит не в переборе вариантов при поиске решений. Программы реализуют стереохимические принципы узнавания и динамического взаимодействия, которые гарантируют точность матричного спаривания биологических молекул и проверку их на комплементарное соответствие друг другу. Этим достигается не только повышенная помехоустойчивость при прохождении управляющей информации, но и высокая достоверность передачи сообщений. В свете рассмотренных идей становятся понятными и принципы организации доступа к информации генетической памяти. Хромосомы ядра, благодаря присутствию в них структурных и регуляторных белков, а также “малых” двухцепочечных РНК, являются чрезвычайно активными динамическими компонентами клетки. Гибкость ДНК в составе хромосом позволяет регуляторным белкам и РНК информационно связываться с различными её участками и влиять на транскрипцию генов. При этом каждый из этих управляющих белков и “малых” РНК, благодаря программной информации и своим стереохимическим кодовым компонентам, четко знает свою функциональную роль. Согласованность действия различных управляющих, а также регуляторных белков и “малых” РНК достигается за счет генетической информации, которая заранее была загружена в их структуру. А загруженные в их структуру программы являются составляющими того пакета программ, который предназначен как для организации автоматического доступа к генам ДНК, так и для управления и регуляции процессами транскрипции генетического материала. В силу этих обстоятельств отдельные домены хроматина в хромосомах в процессе функционирования разворачиваются, а после окончания считывания информации с генов ДНК вновь упаковываются. Поэтому сами хромосомы представляют собой активные динамические структуры, в разных участках которых идут процессы считывания информации с ДНК. Доступ к генетической памяти основан на тех же правилах информационного стереохимического управления и тех же принципах динамического взаимодействия биологических молекул друг с другом, которые являются основой управляющих био-логических процессов в живой клетке [5]. Нам остаётся лишь научиться расшифровывать и понимать эту информацию. Функциональные программы, хранящиеся в генетической памяти, считываются по запросу или по мере необходимости транскрипционным аппаратом хромосом в оперативную память живой клетки, роль которой выполняют биомолекулы РНК. Генетическая память имеет полный набор программных средств для обслуживания ступенчатых процессов катаболизма и энергетического обеспечения, для обслуживания процессов биосинтеза молекул, систем репарации ДНК, аппаратных устройств ввода молекулярной информации питательных веществ и вывода конечных продуктов обмена веществ и т. д. Генетическая память живой клетки имеет пакет программ, кодирующих и программирующих молекулярные средства и механизмы самовоспроизведения, которые начинают синтезироваться и действовать строго в соответствии с общей программой развития. А программирование самой генетической памяти осуществляется особым репликативным аппаратом живой клетки в S-период её развития, и дочерние клетки получают полный дубликат генетического материала. Этот аппарат является молекулярной биопроцессорной системой репликации. Программное обеспечение клетки – это важнейший проблемный вопрос молекулярной биологической информатики. Автор давно убеждён, что только альтернативный информационный подход к молекулярным биологическим проблемам может позволить по-иному взглянуть на давно известные биофизические и биохимические закономерности и открыть новые страницы в изучении биологической формы движения материи. Кроме того, информационный подход мог бы послужить еще и стимулом к объединению усилий различных биологических наук и дисциплин, изучающих сущность живого. Однако нет сомнений в том, что феномен живого состояния материи так и останется мировой загадкой до тех пор, пока не будет изучена и исследована его информационная основа.
Список литературы
1. Ю. Я. Калашников. Ферменты и белки – это молекулярные биологические автоматы с программным управлением. – М., 2002.–25с. – Депонир. в ВИНИТИ РАН 21.05.02, №899-В2002, УДК 577.217:681.51
2. Ю. Я. Калашников. Основы молекулярной биологической информатики. – М., 2004. – 66с – Депонир. в ВИНИТИ РАН 13.04.04, №622-В2004, УДК 577.217:681.51
3. П. Кемп, К. Армс. Введение в биологию. Пер. с англ. – М: Мир, 1988.
4. А. И. Коротяев, Н. Н. Лищенко. Молекулярная биология и медицина. – М: “Мед.” 1987.
5. Ю. Я. Калашников. Концепция информационной молекулярно-биологической системы управления. – М., 2005.– 88с. – Депонир. в ВИНИТИ РАН 14.04.05, №505-В2005
6. А. Ленинджер. Основы биохимии. Пер. с англ. в 3-х томах – М: Мир, 1985.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.sciteclibrary.ru
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
