Молекулярная информатика – новый уровень познания живой материи

К примеру, точное взаиморасположение молекулярных компонентов рибосом, включая белки, возможно только за счет комплементарного взаимодействия их поверхностных биохимических матриц. А регуляторами, включающими или выключающими процессы их самосборки, является наличие или отсутствие иРНК, а также соответствующие ионные, или другие условия, влияющие на перераспределение комплементарных матричных сил и связей. Все эти факторы и ведут или к взаимному ориентированному притяжению и самосборке биомолекул в целостную рибосому, или же, наоборот, к их отталкиванию и разборке. Здесь мы наблюдаем один из основных механизмов функционального и регуляторного действия, лежащий в основе информационных взаимодействий между биомолекулами клетки. Рибосома ведет себя как молекулярная автоматическая система, которая отзывается на сигнальные и регуляторные воздействия и функционирует строго в соответствии с загруженной в её компоненты программной информацией. По аналогии совершаются и другие информационные взаимодействия, которые, как мы видим, характерны только для живой молекулярной системы. Ясно, что матричный принцип соответствия является основой информационных взаимодействий биологических молекул друг с другом [12].

Информация в молекулярных биологических системах. Поскольку живая форма материи является высшим единством, связующим в себе в одно целое - вещество, энергию и информацию, то и проблема информационной организации живых систем становится ключевой проблемой молекулярной биологии! Для биосинтеза и организации важнейших классов биоорганических соединений (нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и липидов) и для записи в их структуру информации применяются различные алфавиты - системы биологических элементов. Следовательно, разные алфавиты служат для кодирования различных форм молекулярной биологической информации. Например, информация в виде последовательности нуклеотидов определяет структуру биомолекул ДНК и РНК. Информационные сообщения в виде последовательности аминокислот кодируют и программируют структурно-функциональную организацию белковых молекул. Информационная последовательность моносахаридов или жирных кислот кодирует структуру и функции полисахаридов и липидов. Всё это подтверждает мысль о том, что различные виды молекулярной информации определяют структурную и функциональную организацию разных классов биологических молекул. Следовательно, молекулярное содержание любой биомолекулы определяется только формой представления информации, то есть её видом. Поэтому все виды информационных передач в живой клетке носят чисто биологический характер, так как только они детерминируют построение и функции различных классов биологических молекул и структур. Следует отметить, что различные виды (формы) молекулярной информации определяют и программируют различные классы биологических молекул. А чтобы перевести информацию из одной её молекулярной формы в другую, живая клетка использует различные биологические коды. Например, информация, записанная в структуре ДНК и РНК нуклеотидной последовательностью, переводится в аминокислотную последовательность белка с помощью генетического кода. А для того, чтобы перевести аминокислотную последовательность в трёхмерную структуру и информацию белковой молекулы, применяется аминокислотный код. Поэтому в живой клетке используются различные молекулярные биологические коды, а кодирование и преобразование различных видов информации применяется специально для организации информационных процессов, а, следовательно, и для реализации различных биологических функций. К примеру, коды активного центра гликоген-синтазы несут генетическую информацию о биосинтезе макромолекул гликогена. Значит, эти коды эквивалентны функциональным возможностям фермента. Очевидно, что информация в живой системе ответственна не только за молекулярное содержание её компонентов, но и выступает в качестве всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости её молекулярных объектов. Поэтому информационные взаимодействия различных классов биологических молекул друг с другом осуществляется на трёхмерном уровне их структурной организации, с помощью локальных или поверхностных биохимических матриц. Следовательно, информация в молекулярной биологии не только свойство и содержание биологических молекул и структур, но и средство управления и сигнализации, способное совершать работу.

Результатом этой работы является строгая последовательность, упорядоченность и согласованность химических процессов, физико-химических, морфологических и физиологических изменений. Только по этой причине физико-химические процессы в живой системе выходят за свои собственные рамки и вступают в более содержательную область, - область молекулярной биохимической логики, информатики и управления. Поэтому информация в молекулярной биологии не отвлеченное понятие, а само содержание и сущность живой формы материи.

А сама биологическая форма материи формируется и "движется" под руководством управляющей системы, благодаря использованию генетической информации и молекулярного алфавита живой материи. Единство информации со структурой и энергией живого вещества является важной движущей силой и особенностью эволюции живой материи. А консервация информации в субстрате биоорганического вещества, в виде различных биохимических букв и символов, становится характерной чертой даже биотического круговорота. Поэтому в прямом и буквальном смысле можно говорит о том, что каждая живая система обменивается с окружающей средой молекулярной информацией, а значит и веществом, и энергией. Отсюда следует, что назначение информационного подхода к молекулярным биологическим проблемам состоит в том, чтобы понять принципы функционирования живых систем, отправляясь от их структуры и сведений о свойствах их составных элементов, которые являются натуральными единицами молекулярной биологической информации.

Загадка жизни, видимо, и кроется в том, что основой её проявления служит генетическая память, а все процессы функционирования осуществляются и поддерживаются информационной молекулярно-биологической системой управления, созданной на базе живой клетки.Перед живой клеткой не возникает проблемы - как осуществить адресную передачу биологической информации внутри клеточной системы, или вне её. Основным способом передачи информации является транспортировка и адресная доставка биологических молекул, в структурах которых записана нужная информация. Доставка информации в соответствующее место осуществляется автоматически. Для этой цели в живой клетке существуют специальные системы автоматической сортировки и адресной доставки сообщений (биомолекул), имеется разветвлённая сеть физических каналов связи, компартментов и отсеков. Причем, как сортировка, так и адресная доставка информации осуществляется на основе специальных кодов сортировки и адресации, которыми снабжаются все биомолекулы при их изготовлении. Информационные сообщения в клеточной системе имеют свои специфические свойства и особенности.

Во-первых, с одной стороны, сама управляющая система клетки является источником управляющих сообщений, команд и инструкций, передаваемых в виде кодовых передач в структурах белковых молекул по различным каналам на многочисленные биохимические объекты управления (субстраты), которые являются приёмниками управляющей информации. Однако с другой стороны, различные биохимические объекты управления являются источником сигнальной осведомляющей информации для выходных аппаратов управляющей системы (ферментов и белков). Таким образом, потоки управляющей и сигнальной молекулярной биологической информации в живой клетке всегда направлены навстречу друг другу.

Поэтому управлением в живых системах, по-видимому, можно назвать передачу и транспортировку на расстояния, с помощью ферментов, команд управления и исполнительных органов, воздействующих на химические кодовые группы молекул субстрата. Живая клетка относится к системам с распределёнными объектами управления, где применяется адресный способ передачи управляющей информации от центральных устройств к многочисленным локально рассредоточенным объектам управления. А сигнальной осведомляющей и регуляторной информации обратно, от объектов к центральным или местным управляющим устройствам (ферментам и белкам). Причем "запрос" управляющей информации, как правило, осуществляется на основе поступившей в клетку осведомляющей информации субстратов [12]. Живая клетка относится к информационной молекулярно-биологической системе управления, извлекающей свободную энергию и сырьевые ресурсы из окружающей среды. Поэтому, для реализации различных биологических функций и химических превращений в живой клетке, применяются и различные категории информационных сообщений, а именно: 1) молекулярно-биологическое управление - транспортировка и адресная доставка ферментов (белков), а значит, и передача на расстояние их дискретных сигналов, команд, исполнительных органов и механизмов, для непосредственного химического и динамического воздействия на объекты управления (субстраты); 2) структурно-функциональная информация - при передаче кодовых дискретных сообщений о трёхмерной организации биомолекул, выполняющих структурные или иные биологические функции; 3) осведомляющая сигнализация - транспортировка и адресная доставка в нужный компартмент живой клетки молекул субстрата, с целью передачи дискретных сигналов от субстрата к соответствующим ферментам о состоянии объектов управления; 4) сигнальная и регуляторная информация - при передаче дискретных сигналов в виде молекул обратной связи, воздействующих непосредственно на исполнительные органы белков и ферментов, с целью контроля и регуляции химических превращений; 5) безадресная передача регуляторной информации биомолекулам клетки, которая осуществляется путём изменения концентрации ионного состава клеточной микросреды, изменения водородного показателя рН и т. д.

Необходимо отметить, что биологическая информация в живой системе может существовать в различной форме. Наиболее характерными формами существования биологической информации в живой клетке являются: статическая, динамическая и сигнальная осведомляющая. Статическая управляющая информация кодируется в структуре ДНК при помощи нуклеотидов. Генетическая память сама по себе структура инертная и статическая, поэтому первичная биологическая информация существует в кодовой форме записи определённых сведений и сообщений в соответствующих генах ДНК. Динамическая управляющая информация является производной от генетической, она определяется линейной и затем трёхмерной организацией биомолекул, то есть в конечном итоге имеет стереохимическую форму представления. Благодаря стереохимической форме представления молекулярной информации ферменты и белки способны в автоматическом режиме решать ряд биологических задач. Осведомляющая информация (сигнализация), воспринимаемая управляющей системой клетки, передаётся кодовыми элементами (буквами или символами) молекул субстрата. Ферменты и белки способны специфически (информационно) взаимодействовать с различными биологическими элементами и их химическими знаками.

Поэтому в качестве объектов сигнальной осведомляющей информации в живой клетке могут выступать как отдельные биохимические элементы, так и различные биомолекулы, состоящие из таких элементов, то есть многочисленные молекулы субстратов. Осведомляющая сигнализация служит для информирования системы о состоянии управляемых биохимических объектов, о ходе химических реакций, об эффективности протекающих процессов и т. д. Управляющая система клетки реагирует только на ту сигнальную информацию, которая свойственна её природе. В связи с этим, одним из главных признаков процессов управления в клетке является беспрерывная циркуляция информации, которая заранее загружена в молекулярную структуру биоорганического вещества. При этом, если динамическая управляющая информация непосредственно связана с молекулярными структурами белков (закодирована в них), то сигнальная осведомляющая информация, воспринимаемая белками, заключена в структурной организации их молекулярных партнёров. Поэтому можно констатировать, что биологическая информация в живой клетке может существовать в различной форме и записываться с применением различных химических букв и символов, к примеру: 1) статическая управляющая информация кодируется в структуре ДНК при помощи нуклеотидов; 2) динамическая управляющая информация белковых молекул записывается и реализуется при помощи аминокислот; 3) сигнальная (осведомляющая) биологическая информация может обеспечиваться различными буквами и символами общего алфавита живой материи, а, следовательно, и их химическими знаками.

Поэтому потоки и циркуляция информации в живой системе тождественно могут быть представлены потоками и циркуляцией различных биологических молекул. В связи с этим появляется необходимость деления информации по форме, видам и категориям, например: 1) по форме представления - непрерывная (аналоговая) и дискретная; 2) по принципу записи - химическая и стереохимическая; 3) по назначению и характеру действия - управляющая (функциональная) и сигнальная (осведомляющая); 4) по форме существования - статическая и динамическая; 5) по признакам и свойствам - генетическая (наследственная, статическая, определяющая генотип) и биологическая функциональная (производная от генетической, динамическая, определяющая фенотип); 6) по способу существования - вещественная виртуальная (закодированная в макромолекулах) и логическая виртуальная (знание, сознание) и т. д.

О молекулярной биологической информатике. Информатика - автоматизированная переработка информации, это «новая область научно-технической деятельности человека, дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности, которая базируется на информационной и вычислительной технике. Информатика в отличие от кибернетики занимается информационным, техническим и программным наполнением кибернетических систем. Очевидно, если информатика - это дитя двадцатого века, то биоинформатика, которая занимается автоматизированной переработкой молекулярной и иной биологической информации, насчитывает в истории своего естественного развития, по всей вероятности около 4-х миллиардов лет! Однако к своему изумлению, мы только сейчас узнаем, что в основе жизни лежит необъятный и практически неисследованный мир молекулярно-биологической информатики. Можно сказать, что, несмотря на то, что на земные просторы пришел золотой век технической информатики, то в это же самое время от естественных наук сумел «ускользнуть» необъятный айсберг генетических и молекулярно-биологических информационных технологий, лежащий в основе биологической формы материи и самой жизни. И это несмотря на великие начинания и гениальные открытия, сделанные в этой области исследователями в середине 20 века. Появление на заре Жизни клетки, как мультипроцессорной системы для «автоматизированной» переработки генетической и субстратной информации, означало начало революции в областях накопления, передачи и обработки различных видов и форм молекулярной информации в живых биологических системах. Поэтому важно отметить, что живая клетка, точно так же, как и любая другая сложная информационная система, в первую очередь, - это универсальная система для «автоматизированной» переработки информации.

Для этой цели она имеет все необходимые программные, аппаратные и энергетические молекулярные средства. Становление живой клетки означало и начало эволюционного взрыва в областях накопления наследственной информации, её обработки, использования и передачи в бесчисленных поколениях дочерних клеток. Эти процессы характеризуются также становлением и унификацией молекулярной элементной базы живой формы материи и этапом форсированного овладения живыми системами вещества, энергии и информации. Все сведения о живой системе, необходимые сообщения, генетические инструкции, директивы, команды управления и другая информация находится в клетке в закодированной форме в виде последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (или РНК).

Генетическая память, по молекулярным меркам, находится далеко от объектов управления (субстратов), поэтому она вынуждена все эти сообщения кодировать в макромолекулах ДНК, РНК и белков, а затем передавать их в виде длинных кодовых циклических посланий. Естественно, что живая система вынуждена постоянно пользоваться той наследственной информацией, которая хранится в её генетической памяти. Поэтому вся управляющая информация в живой клетке хранится, передаётся и реализуется только в молекулярной форме, в виде кодируемых сообщений, имеющих свою адресную, операционную, структурную и текстовую части. Очевидно, что в живых системах повсеместно применяется как линейные, так и стереохимические коды, и принципы кодового контактного соответствия информационных компонентов. Здесь так же, как и в технических системах применяются как сложные, так и простые коды. Следовательно, гены управляют поведением биологических молекул не непосредственно, а путём модульного кодирования и программирования их структур и биологических функций!

А молекулярные коды соответствий и средства их передачи существуют не только для важнейших систем биологических элементов - нуклеотидов и аминокислот. Они существуют для любых мономеров и их химических знаков. Приведённые здесь примеры и вся совокупность имеющихся в науке биологических данных говорит о том, что молекулярная информатика - это, прежде всего, информационная молекулярно-биологическая «автоматика» жизни, которая основана не на двоичной арифметике, а на принципах и правилах молекулярной биохимической логики. Она предназначена для «автоматизированной» переработки как генетической, так и субстратной информации. Именно на этом уровне кроются те истоки, откуда берут начало различного рода и назначения информационные молекулярно-биологические технологии.

Любая живая клетка - это чрезвычайно сложная информационная система, представляющая собой универсальный центр по переработке управляющей и осведомляющей молекулярной биологической информации. Хранилищем и источником наследственной информации в каждой клетке является ДНК хромосом. Сердцем управляющей системы живой клетки является генетическая память и локальные биопроцессорные системы управления, находящиеся как в цитоплазме клетки - трансляционный аппарат, так и биопроцессорные системы верхнего уровня, находящиеся в клеточном ядре - транскрипционный аппарат. Эти аппаратные системы выполняют различные информационные функции. К примеру, ядерные биопроцессорные системы верхнего уровня (транскрипционный аппарат) служит для микропрограммного управления процессами считывания генетической информации в оперативную память структуры рибонуклеиновых кислот (РНК).

Молекулярным перекодированием можно назвать процесс преобразования генетической информации, которая сначала записывается на одном носителе при помощи одного молекулярного кода, но при передаче переводится на другой код и на другой молекулярный носитель. Именно по такой схеме обычно происходит молекулярное перекодирование информации. Это ведет к тому, что новый молекулярный носитель после информационных преобразований становится новым объектом, выполняющим в системе заданную биологическую функцию. Известно, что ДНК и РНК живой клетки построены из одних и тех же мономерных звеньев - нуклеотидов. Однако между этими двумя нуклеиновыми кислотами имеются определенные различия, которые и привели к появлению в клетке особой молекулярной биопроцессорной системы, которая предназначена для считывания информации с ДНК-матрицы и переноса её на структуру РНК. Этот процесс носит название транскрипции (переписывания).

При этом часть двойной спирали ДНК раскручивается, и вдоль одной из её цепей движется особый фермент, который выстраивает нуклеотидные мономеры РНК против их партнеров на цепи ДНК и соединяет эти мономеры друг с другом, так что образуется длинная цепь РНК. Сами хромосомы представляют собой активные динамические структуры, в разных участках которых идут процессы транскрипции (считывания) информации с ДНК. В силу этих обстоятельств отдельные домены хроматина разворачиваются, а после считывания информации с генов ДНК вновь упаковываются. Результатом работы транскрипционной системы является формирование транспортных и рибосомных РНК, и главное, - загрузка в оперативную память иРНК структурной и программной информации, которая необходима для выполнения различных биологических функций живой клетки. Таким образом, задача по считыванию генетической информации в оперативную память структуры РНК решается путем выполнения отдельных микроопераций строго в соответствии с программой того участка ДНК, который определяется структурным геном. Поэтому основной смысл действия ядерных биопроцессорных систем транскрипции сводится к тому, чтобы передать программную информацию ДНК в оперативную память структуры РНК.

Так происходит считывание генетической информации и передача её к другой биопроцессорной системе для трансляции. В виде информационной РНК, которая в клеточной системе исполняет роль оперативной памяти, генетические программы по синтезу полипептидных цепей передаются к белоксинтезирующему аппарату клетки, то есть к рибосомам. Отметим, что все биопроцессорные системы трансляции генетической информации действуют по одному и тому же принципу, хотя и задействованы в различных клеточных системах. Разница заключается в различном программном обеспечении этих систем управления с помощью оперативной памяти иРНК.

Далее, в цитоплазме, программная информация с оперативной памяти структуры линейных цепей иРНК переводится на полипептидные цепи белковых молекул. Этот этап называется трансляцией. Вспомним принцип работы молекулярной биопроцессорной системы трансляции (трансляционный аппарат). Основным компонентом типовой биопроцессорной единицы является рибосома. Важная регулирующая роль в синтезе белка помимо иРНК принадлежит тРНК. С помощью специального фермента аминоацил-тРНК-синтетазы тРНК присоединяет на одном из своих концов молекулу соответствующей аминокислоты, в результате чего возникает комплекс аминоацил-тРНК. тРНК при участии белковых факторов устройства управления и энергии гуанозинтрифосфата (ГТФ) доставляет аминокислоту в рибосому для включения ее в растущий полипептид. С помощью своего антикодона тРНК информационно взаимодействует с комплементарным ему кодоном иРНК. Благодаря этой функции тРНК дешифрует генетический код в иРНК-матрице и переводит его в биологический код аминокислотной последовательности белка. Таким образом, обеспечивается необходимая последовательность микроопераций включения аминокислот в синтезируемую полипептидную цепь, строго в соответствии с микропрограммой заданной иРНК. Поэтому функционирование биопроцессорной единицы (рибосомы) в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует выполнению одной микрокоманды программы иРНК. Рабочий цикл содержит в общем случае последовательность определенных этапов, которые наглядно отражены в соответствующей биологической литературе. Сама рибосома, в частности, обладает каталитической функцией, ответственной за образование пептидных связей в цепи белка. Как мы видим, иРНК в биопроцессоре играет роль матричного модуля оперативной памяти, несущего микропрограмму преобразования генетической информации в структурную и функциональную информацию полипептидной цепи белка. Ясно, что этот этап характеризуется применением генетического кода и сменой молекулярного носителя информации, когда с помощью иРНК, молекулярного аппарата трансляции и аминокислотной системы элементов строятся и программируются линейные полипептидные цепи различных ферментов и других клеточных белков.

Следовательно, задача по преобразованию генетической информации в линейную структуру белка решается путем выполнения отдельных элементарных микроопераций строго в соответствии с заданной микропрограммой, которая заранее была загружена в оперативную память структуры иРНК. При этом системой реализующей процесс трансляции с известными стадиями инициации, элонгации и терминации является молекулярный биологический процессор. Так как молекулярные биопроцессорные единицы (рибосомы) трансляционного аппарата локально рассредоточены по различным блокам и компартментам, то клеточная система управления процессами строится в виде набора единичных процессоров, для которых, как правило, предусматривается своя локальная оперативная память в виде иРНК. Множество подобных молекулярных процессорных единиц обычно соединяются каналами связи, образуя сеть. Очевидно, что весь смысл работы молекулярных биопроцессоров заключается в том, чтобы передать структурную и программную информацию белкам и ферментам, которые играют роль выходного управляющего звена биопроцессорных систем живой клетки [12].

Как мы видим, несмотря на простоту записи, и перекодирования самой генетической информации, в этом процессе задействованы весьма сложные типовые аппаратные (информационные) системы живой клетки. Заметим, что смена молекулярных носителей обычно сопряжена с процессами кодирования и декодирования информации. К примеру, аминокислотные цепи белков, с одной стороны, являются конечным продуктом процесса декодирования генетической информации, а с другой - они же являются начальным процессом кодирования стереохимической организации белковых молекул с помощью аминокислотного кода. Причем, если генетический код служит для переноса и трансляции генетической программной информации на «линейную» структуру белка, то аминокислотный код является тем молекулярным кодом, с помощью которого осуществляется сначала преобразование, а затем, и, через деятельность белков, - воплощение и реализация генетической информации. Процесс трансляции - это наиболее яркий пример молекулярного перекодирования при передаче генетической информации. Очевидно, что одним из основных секретов информации является возможность выражения одного и того же смыслового содержания в самых различных физических представлениях, то есть в различных кодах. На этом основана возможность перекодировки информации с одного носителя на другой.

Ясно, что генетическим кодом кодируется только первичная, - «линейная» структура полипептидной цепи. Однако конкретная конформация (вторичная, третичная и четвертичная структуры) любого белка полностью определяется первичной структурой входящих в его состав полипептидных цепей и зависит от химических свойств боковых групп аминокислотных остатков. Значит, вторичная, третичная и четвертичная структуры белковых молекул кодируются и программируются уже другим молекулярным кодом - аминокислотным. В результате конформационных преобразований и процессинга макромолекула фермента (белка) формирует характерную трехмерную конформацию со своими стереохимическими кодами и, в связи с этим, приобретает свой информационно-кибернетический статус [12].

В общем получается, что генетическая информация использует различные биомолекулы в качестве своего носителя (переносчика), а биомолекулы используют информацию для своей структурной и функциональной организации.

Очевидно, что информация, вещество и энергия в живых системах выступают в качестве равноправных партнеров, потому что без каждого из них существование живой материи немыслимо. В результате этих обстоятельств, все живые системы оказались приспособленными к переработке как самой информации (сигналов, команд, данных, программной информации), так и её молекулярных (материальных) носителей. При этом заметим, что если вещество и энергия являются её материальными наполнителями, то информация в структуре живого вещества, по своей сути, является руководством к действию, а значит, и критерием управления всех химических, молекулярных, энергетических и других биологических процессов. Поэтому все биологические молекулы и клеточные структуры находятся в организме в процессе постоянного информационного взаимодействия, преобразования и движения, который называется жизнью. Повсеместное применение циклических передач молекулярной информации приводит к существованию в клеточной системе практически непрерывного (параллельно-последовательного) потока генетических сообщений, которые передаются по многочисленным ядерным каналам в виде молекул РНК - оперативной памяти. Наличие многочисленных каналов связи и различных компартментов позволяет живой клетке одновременно обеспечивать необходимой информацией различные клеточные устройства и системы. Функция ДНК как раз и состоит в том, что она хранит запас генетической информации, необходимый для кодирования и программирования всех компонентов живой системы.

Передача молекулярной информации осуществляется в кодовой форме. Все виды передаваемой информации передаются комбинационной последовательностью химических букв или символов, которые упорядочиваются применением кода. В связи с этим, для любого информационного сообщения (в виде иРНК или полипептидной цепи) всегда можно построить диаграмму последовательности кодовых сигналов. Информация в живой системе, в зависимости от её назначения, может записываться различными буквами и символами (мономерами), и поэтому, естественно, что информационные сообщения могут существовать в различных вещественных воплощениях. Удивительно, что информация, находящаяся в структурах биологических молекул стала не только направляющей и организующей силой всех биохимических процессов, именно от её содержания зависят все показатели живой материи: её химический и структурный состав, все её качественные и количественные показатели. Очевидно, что только от информации зависит и содержание, то есть состав самого вещества.

Следовательно, вещество в любой живой системе занимает, увы, не главную, как декларирует биологическая наука, а подчинённую роль! Это звучит неожиданно, однако вспомним, что информация, заключенная в генах, до мельчайших подробностей определяет аминокислотный состав и, соответственно, функциональное поведение белковых молекул. Структурный состав веществ организма в целом также зависит от генетической информации. Это и есть модульное кодирование, когда определенный структурный код (кодовый модуль) однозначно соответствует определенному смысловому сообщению, которое может вызвать ответную реакцию. В связи с этим, важно еще раз повторить, что субстанцией наследственности всё-таки являются не материальные компоненты живого, о чем декларирует молекулярная биология, а его нематериальная (виртуальная) - информационная часть. А это, увы, не одно и то же, поскольку последовательность химических букв и символов в молекулярных цепях формируют лишь необходимые предпосылки для представления информации. А основной аспект сообщения состоит не в материальных переносчиках или в выбранном коде, а в его смысловом значении (семантике). Именно кодовое смысловое значение превращает определенную последовательность букв или символов в информационное сообщение. При этом, как известно, сама информация не зависит ни от своих материальных или энергетических носителей, ни от способа её передачи и запоминания, ни от систем её записи и обработки. Поэтому молекулярной информатикой можно назвать такое направление в биологической науке, которое занимается исследованием функционирование живых систем сквозь призму модульного кодирования и программирования биологических молекул и структур, входящих в их состав.

Литература

биологический геном кодовый

1. Ю.Я. Калашников. «Информация - гениальное изобретение живой природы». Дата публикации: 13 июля 2007 г..

2. А. Ленинджер. Основы биохимии. Пер. с англ. в 3-х томах - М: Мир, 1985.

3. Вернер Гитт. «Информация: третья фундаментальная величина». Интернет.

4. Ю.Я. Калашников. «Единство вещества, энергии и информации - основной принцип существования живой материи».

5. «Программирование в математике и реальном мире». Интернет.

6. Б. Альбертс, Д. Брей др. «Молекулярная биология клетки» - М: Мир, 1994

7. Ю.Я. Калашников. «Ферменты и белки живой клетки - это молекулярные биологические автоматы с программным управлением».

8. Л.Б. Марголис. «Почему мы не понимаем живую клетку, или Мифы молекулярной биологии».

9. Э. Рис, М. Стернберг. «От клеток к атомам. Иллюстрированное введение в молекулярную биологию». - М: Мир, 1988.

10. П. Кемп, К. Армс. «Введение в биологию». Перевод с англ. - М: Мир, 1988.

11. «Основы биохимии». Под редакцией А.А. Анисимова, А.Н. Леонтьева и др. - М: Высш. шк., 1986.

12. Ю.Я. Калашников. «Информационное управление клеточными процессами».

Размещено на Allbest.ru