химический каталог




Общая биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

ть с v. Допустим, что это возрастание экспоненциально, т. е. г — = exp(v/a). Если при v = 300 г = 1, 2, то а = 500; тогда при v = 5 /-==1,01. Примем v = 5, N = 103, что соответствует белку из 300 аминокислотных остатков. Следовательно,

Z = 415» 109, п = \и 109/1п 1,01 « ГО3, w & 10~6.

Инструктирование всего белка есть процесс оптимизации. Он требует, чтобы сменилось

q=N/(3vw)

поколений (принято, что за A//(3v) последовательных шагов инструктируется v аминокислот, 1/ш — число поколений, соответствующее одной ошибке в каждом кодоне). Находим q ~ 108 поколений. За это число поколений ДНК удлиняется на 103 нуклеотидов. Число поколений, нужных для инструктирования 103 белков, равно

Q=103^—1011.

Если новое поколение возникает каждые 20 мин, то время, требуемое для эволюции до уровня сложности бактериальной клетки, равно по порядку величины 106 — 107 лет, если на одно поколение нужны сутки, то оно составляет 108— 109 лет. Величина Q слабо зависит от г. Эволюция идет тем быстрее, чем больше популяция, т. е. число Z.

Таким образом, согласно оценкам Куна, эволюция вполне могла осуществиться за время, протекшее с эпохи возникновения жизни на Земле.

Дальнейшая эволюция — возникновение многоклеточных организмов из одноклеточных и возникновение всего многообразия видов — связана с возможностью слияния систем с различными белками. Можно привести соображения в пользу того, что это требовало меньшего времени, чем создание первых клеток (см. ниже). Дальнейшее обсуждение проблем, рассмотренных в изложенной работе Куна, приведено в следующем параграфе. В работе [58] выполнены расчеты, иллюстрирующие описанную модель эволюции.

Чернавский и Чернавская предложили несколько отличную модель [59] (подробное изложение см. в [90]). В этой работе проведен строгий анализ основных положений теории и развита математическая теория самоорганизации макромолекул, химической и биологической эволюции, основанная на анализе устойчивости возникающих состояний системы. В расчетах используется метод фазовых портретов. Важным моментом этой теории является предположение об антагонистических взаимодействиях между равноправными объектами, описываемых уравнением

Xi = axi~~b X xtxh (9.37)

где а, Ь > 0. Наличие антагонистических взаимодействий означает нелинейность, которая может вести к эволюции. Анализ уравнений типа (9.37) приводится ниже.

§ 9.7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ И ЦЕННОСТЬ ИНФОРМАЦИИ

Модельная теория Куна, изложенная в предыдущем параграфе, естественно, не претендует на то, чтобы реконструировать истинный путь эволюции на Земле. Как пишет Кун, задача теории состоит в том, чтобы «описать модель, экспериментальная проверка которой позволяет лучше познать принципы, важные для эволюции» [55]. Эта модель основана на действительно важных принципах. Первый принцип — необходимая реализация маловероятных событий в больших популяциях, размножающихся в открытой системе, далекой от равновесия. Второй принцип — определяющее значение ценности информации при возникновении вторичной и третичной структуры, агрегации и т. д. Третий принцип — организующее значение периодичности, наличие чередующихся стадий синтеза и распада, определяемых сменой дня и ночи. Последний принцип впервые введен в рассмотрение в работе Куна.

Остановимся на втором принципе. Ценность информации, содержащейся в макромолекуле в соответствии с теорией Эйгена, можно представить селективной ценностью, выражаемой через кинетические параметры. Для осуществления эволюции кинетические процессы должны быть автокаталитическими и, тем самым, нелинейными. Здесь важно положение, отмеченное на стр. 494: автокатализ должен определяться узнаванием достаточно протяженной системы мономерных звеньев, а не отдельных звеньев. Только при этом условии селективная ценность обретает смысл ценности информации, заложенной в макромоле-кулярной цепи.

Ценность информации впервые появляется в модели Куна при рассмотрении селекции D- или L-рибозы, необходимой для образования стереоспецифической цепи пра-тРНК, обладающей определенной вторичной структурой. Тем самым, возникновение хиральности считается очень ранним событием. В принципе появление хиральности можно отнести и к более поздней стадии. Преимущество хиральности для структурирования РНК очевидно, однако необходимо объяснить, каким образом хираль-ность может быть зафиксирована. Вообще говоря, возможно одновременное образование двух энантиомерных популяций, одна из которых состоит из D-звеньев, а другая — из L-звеньев. В целом система рацемична, подобно, например, месторождению кристаллического кварца, в котором встречаются с равной вероятностью правые и левые кристаллы. Однако при случайном, флуктуационном превышении численности одной развивающейся популяции над другой возможно эволюционное предпочтение первой популяции и ее преимущественное развитие (ср. [33]). Приведем иллюстративные расчеты.

Пусть х\ и Х2 — числа молекул пра-РНК в системе, построенных соответственно из D- и L-мономеров, обозначаемых mi

страница 184
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Скачать книгу "Общая биофизика" (4.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
плитка gaudi plaza цена
купить штатные магнитолы для bmw
konig посуда производитель
канальна вентиляция 1000*500

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)