Полости, полимеры, коды и топология Гамова

Изменено: 14.06.2018 Posted on

Код НК-белков Гамова, последовательности нуклеотидов (Н) и аминокислот (АК), впервые установил 20 АК и ЦДБ, по Крику, и строения их деталей, для модели связи АК-РНК Уотсона предложив полость, «пасть с челюстями». Это рисунок -в письме Watson  Genes, Girls, and Gamow: After the Double Helix 

, с большим текстом дает798915902_w640_h640_zvichayni_genii_obl_1_ Д.Сегре Ordinary Geniuses: How Two Mavericks Shaped Modern Science (2011) —К.І.С., 2017*- «Обычные гении: как двое сформировали современную науку»*. Мы полагаем, что

полость Гамова как необходимость окружения молекул объясняет и саму природу, необходимость и длину всех макромолекул, белков, определяя необходимое для окружения число аминокислот (АК), их выбор и характеристики. Учащиеся и студенты не понимают их, числа и массы, почему нужно много аминокислот и длинные молекулы и макромолекулы белков. Сегодня такие полости чаще называют карманами, например, ион- и нуклеотид-связывающими. Мы будем называть субстрат-связывающие, но более общи связанные с энергией, фосфат- и НТФ-связывающие, как Р-петли, а для катионных, как К+ и основных аминокислот типа Лизина (К) и аргинина, АРСаз, рассмотрим ниже. Они м.б.одними из первых ферментов и связанных с загадкой-тайной генкода, деления АК типа 2х10-4х5 и даже 4(Н3+3НН*+НН*Н**) Гамова (он т.о. предсказал число 20 АК как независимых от порядка Н комбинаций кодонов, хотя они оказались зависящими).

2 типа их отвечают приведенным Гамовым в этом письме вариантам, причем ровно половина, 10 больших ближе форме шара-мяча или тапка, а другие, 10 меньших — перчатке или кролика, заглатываемого целиком (см.ниже).

Охватываемые АК могут быть центрами свертывания вокруг них, оболочек и всей структуры белков и НК. Заполнение АК Г-кода Н-ядра (РНК) можно сравнить с электронными оболочками (АО) и ПС г-элементов, где числа типа ди-пептидной связи и 2(1+3)-октетов кажутся эквивалентами химических связей и 3м-структур. После 2 и 8 АО и ЯО расходятся (так что №8 О из-за 2s стремиться образовать О-2, Н2О, Ох, определяя химию с Лавуазье), а МЧ 20 (период 1-2s2, 2+6+10+2), 50 и 82 — кальция, олова и свинца, могут объяснять известные числа АК и белков рибосом. Элонгацию Эп можно сравнить с ковалентными Сn — Sn-соединениями серы, с ред-окс (ОВ, включая связи и свертывания белков и АФСеры) и общностью семейств генов и белков трансляции и обмена типа биотинсинтазы (с полисульфидными и металлорганическими, Fe-S-центрами) на основе нашей ПС.

В нашей работе аналогичны антитела на гормоны, начиная с аминокислотных, Т3-Т4.

Для перехода от ИФА к РИА необходимо знать радионуклидную часть.

Основы современного квантового описания ядерных реакций (я.р.) развиты в теории а-распада Гамова 1928 г., расщепления и синтеза ядер, реакций звезд, астрофизики и др. После открытия нейтрона (1932) Ферми, Гамов с Теллером и др.дали также теории в-распада и связанных с ними переходов. Они же разработали технические применения этих я.р., от создания атомного, ядерного и термоядерного оружия, бомб, до мирных применений и в биологии, радиоизотопных методов и ядерной медицины.

Наша организация выпускает препараты РИА с радиоизотопами йода, связанного, как впервые заметил еще Менделеев при создании  своей ПС х.э., аномалией веса А (52Te-128 >53I-127) с Те. При устойчивости единственного изотопа I-127 более легкие, как I-125, претерпевают ЭЗ и е+распад в изотоп Те, разделяя энергию я.р. между нейтрино и ядром, а более тяжелые, как I-131 – в- распад в изотопы Хе.

Биологические следствия  и действия я.р. и ионизирующих излучений (ИИ) – особая тема. Именно эти физики развили концепции молекулярной биологии, генов, в т.ч. как мишеней ИИ и матриц для копирования и воспроизводства организма, и генкода для связи информации и «букв» ДНК и белков.

Друг Гамова Дельбрюк, делавший за него доклад в Риме, когда его не выпустили из СССР в ответ на не приглашение советских философов на юбилей Гегеля 1931 г., в группе, открывшей понятие «деления» (Ган, Фриш, Мейтнер) по био-образцу, использовавшее «капельную модель» Гамова и Бора-Уиллера, сделал главные шаги перехода к молекулярной биологии. Включение радиоизотопов фосфора и серы соответственно в ДНК и белки оболочки вирусов показали, что генетическую информацию кодирует именно ДНК. После этого ученик Дельбрюка Уотсон с Криком в Кембридже установили известную первому еще от ученика Кольцова Тимофеева-Ресовского модель двойной цепи и спирали, вместо «тройной спирали» Полинга типа а- коллагена. Гамов предложил связь 4 оснований ДНК и 20 АК в моделях разных генетических кодов. Первым был его ромбический код, где 4 нуклеотида образуют вершины ромба и дыры для связи с АК. В 60-е выяснили, что кодирование ДНК идет через РНК-посредники, но связь с белками оказалась важнейшей для регуляции, поэтому в последних изданиях учебников МолБиоКлетки, уже без Уотсона, приводят подобные «бубновому» коду Гамова ромбы-комбинации 4 нуклеотидов для распознавания белками-регуляторами.

*По Википедии, Гамов первым предложил и концепцию био кодирования как установления соответствия между аминокислот и четырьмя нуклеотидами ДНК, триплетный код для  перевода из четырёхзначной системы в двадцатизначную (переведя проблему из области биологии и химии в математическую; при 4 основаниях четырехзначного кода два нуклеотида могут кодировать только 4х4 варианта и, возможно, такой дублетный код был исходным для современного [2]), из связи с образованными основаниями ромбовидными «дырами» НК с АК белков с боковыми цепями [7] — т.н. ромбический или бубновый код, далее треугольный, мажорно-минорный и последовательный коды[8]. Порядок аминокислот может быть любым, поэтому лучшими оказались неперекрывающиеся, комбинационный код Гамова и Ичаса и «код без запятых» Крика, Гриффита и Оргела. Согласно комбинационному коду, аминокислоты кодируются триплетами нуклеотидов независимо от их порядка в триплете, по составу (например, триплеты ТТА, ТАТ и АТТ кодируют одну и ту же аминокислоту)[9]. Гамов и Крик с соавторами показали, что можно подобрать соответствующие триплеты и что их ровно 20, как 4(Н3+3Н2Н*+НН*Н**). Тогда Уотсон и Крик составили список кодируемых аминокислот и оказалось, что их действительно 20, но современная наука не знает почему их столько и причин выбора триплетов.

О связи белков с РНК через топологию (Topological properties of coiled hеliсаl system) и информацию (Information transfer in the living cell //Sci.Am.1955, Oct., с А. Ричем и М. Икасом, — Проблема передачи информации от нуклеиновых кислот к белкам/ /  Вопросы биофизики: Пер. с анrл.  под ред.  проф. Г.М.Франка.· — М.: ИЛ, 1957. — С. 205 —

*МолБио-физики (через Дельбрюка и Бора) — см.школу Гамова, переход от классической к молекулярной биологии— биохимии[49] Уотсона, с МБГ-К, концепции заглавий-предложений[50] (хотя его cancer-22а — рак-10р отняло полжизни). «Бубновый код» Гамова впервые поставил вопрос и о роли бороздок ДНК, сейчас связанным с разными гомео-доменами (HD~3ZnF — 60 АК, см.ниже) и пальцами, моделями МолБио после «ключа-замка» Фишера и «перчатки»-индуцированного соответствия Кошланда.

Формирование полости и ее частей типа рта-пасти и их частей-челюстей сейчас  лучший способ понимания молекул, от  связи кислорода с гемоглобином (макроциклические лиганды, порфирины — тетрапирролы включают гем,  хлорофилл,  Витамин B12)  до головок мио-филаментов, мышц, описанных в «м.Томкинсе внутри себя». Можно подчеркнуть и связать это с развитием полостей и челюстей, от числа Сп и АК простейших циклов типа переносчиков ионов и токсинов грибов до животных, бесполостных и бесчелюстных, от червей до круглоротых — позвоночных. И без простых чисел практически невозможно понять и разобрать строение и функции любого, например, актина, по ДеДюву, включающего 8-9 сайтов связи, как групп-валентностей Менделеева: 2х2 полюсов и димеризации, АТФ- и мио-АТФазы, связи с Са-модулином — тропонином и тропомиозином (1-2). Без этого тексты и учебники превращаются в умножение слов без смысла.

Эти же сайты связи и группы 3х3 матрицы можно представить как ветвления, принятые в эволюции и геномике сейчас.

Ниже мы рассмотрим общность и сравнительную геномику — семейства генов и белков, связанных с катионами типа К+, замены основными АК (К-Лиз/АРг), и объяснение общности теориями типа хемиосмотической, связи составляющих энергии и механизмов реакций.

 Связь измерений можно рассмотреть на примере переносчиков натрия (с 5-6 АК) и калия — валиномицина. Его КЧ 6, отражающие г3х2 (верх-низ, как стрелки спина, в р6-орбитали) связывается с 6 АК из, очевидно, требуемой для такой 3м-связи 2м-цикла С(3+5х3)3 или (ЛакВал*3)3, где Вал* можно представить как «модификации Валина», включая L-D и О-замещенное. Как природный макроциклический лиганд — антибиотик валиномицин, вырабатываемый грибками, селективен по отношению к ионам калия, образует комплексы, проникающие через межклеточные мембраны, для нарушения калий-натриевого баланса микроорганизмов и их гибели.[1]

В природе Ме+2 связывают порфирины-тетрапирролы, т.е. достаточно (С4+1N)4 =С20-40, для К+ — С2х6 краун-6 с О при замене на основной азот, очевидно, требует при 6 АК всего 12 кислотных остатков (С3+5О+5+5N)3 =С54N6 — и без модификации АК белков можно ожидать еще вдвое больше, так что 24 АК может быть минимальным доменом при стабилизации металлом, как в цинковых пальцах, ZnF.

 АРСаза — ферментсинтетаза, катализирующий образование аминоацил-тРНК в реакции этерификации  аминокислоты с соответствующей ей молекулой тРНК…для каждой своя.. отвечая нуклеотидным триплетам генетического кода (антикодону тРНК) для  белков, считывания генетической информации с мРНК на рибосомах.

По структуре главного (аминоацилирующего) домена, способу связывания и аминоацилирования тРНК[3] с укладкой Россмана (см.также мотивы Уолкера, А и В, как в N- и С-конце конденсинов для петель ДНК-хроматина), параллельный β-лист, 1-го класса, обычно мономеры, А76 тРНК аминоацилируют по 2′-ОН группе, а 2-го класса антипараллельный β-лист, чаще димеры, кроме фенилаланил-тРНК синтетазы, аминоацилируют А76 по 3′-ОН группе. Каждый класс делится на 3 подкласса — a, b и c по структурному сходству. Но лизил-тРНК синтетазы относятся и к 1-му классу и к 2-му. Кроме доменов  аминоацилирующего, в котором располагается активный центр и происходят реакции, и антикодон-связывающего, узнающего последовательность антикодона тРНК, встречаются редактирующие для гидролиза и другие домены[4].

В Статье СОЖ АМИНОАЦИЛ-тРНК-СИНТЕТАЗЫ: ДВА КЛАССА ФЕРМЕНТОВ (ЭНТЕЛИС Н.С. , 1998)

молекулярные массы АРСаз кишечной палочки варьируют от 51 000 до 384 000,  мономеров, часть — в виде димеров, тетрамеры, даже компьютерные программы не обнаруживали сходства между всеми 20 …пока в 1990 году фр.Ж. Эриани и др. разделили два класса и характерные последовательности аминокислот (так называемые мотивы) и сходные элементы третичной структуры (Т.1). Первый мотив из 11 аминокислот АРСаз 1-го класса до взаимодействующего с фосфатами АТФ-4 заряженного конца Гис-Иле-Гли-Гис; второй — 5- Лиз-Мет-Сер-Лиз-Сер. Они взаимодействуют с акцепторным стеблем тРНК через малый желобок, 2-го – через большой желобок (в двойной цепи РНК есть два желобка — малый и большой), с разными компонентами тРНК. В 10 АРСаз 2 мотивы ближе порядку чередования аминокислот с гидрофобными и гидрофильными радикалами, в связывании АТФ консервативный остаток аргинина второго мотива Ф-Ф- X-Ф-X-X-X-Phe-Arg-Asn-Gly [Eriani G. et. al. 1995. См.  Кодазы помогают понять, как возник генетический код. scorcher.ru) Все АРСазы 1-го класса присоединяют аминокислоту к 2′-гидроксильной группе рибозного остатка концевого нуклеотида тРНК, а АРСазы 2-го класса — к 3′-гидроксильной группе (исключение фенАРСаза), с разных сторон. Они явно делятся по парам аминокислот со сходными заряженными радикалами (например, аспартат-глутамат, лизин-аргинин), и близкими Фен-Тир, где с более крупным радикалом активируется АРСазой 1-го класса, с более мелким — АРСазой 2-го класса.

Рентгеноструктурный анализ показал активный центр АРСаз 1-го класса как неглубокую выемку на поверхности молекулы белка, а у 2-го класса — глубокий узкий карман удобен для селекции мелких аминокислотных остатков, с нейтральными остатками (глицин, аланин). Крупным гидрофобным радикалом, ароматическим (Тир, Трп), лейцинам легче связаться с неглубокой впадиной, взаимодействуя аминокислотами, формирующими активный центр, облегчает контроль и коррекцию связывания.

СТРУКТУРА АКТИВНОГО ЦЕНТРА АРСаз

все АРСазы 1-го класса содержат так называемую укладку Россмана (Rossmann fold) — шесть параллельных b-тяжей, чередующихся с a-спиральными участками и расположенных плоским b-веером, как в ферментах, связывающих нуклеотиды, например НАДН-кофактор дегидрогеназ или АТФ-субстрат различных киназ, переносящих фосфатную группу АТФ на молекулы белков или нуклеиновых кислот. Пептидные мотивы, характерные для АРСаз 1-го класса, располагаются именно в структуре Россмана и образуют часть АТФ-связывающего центра, причем положительно заряженные остатки гистидина консервативного тетрапептида Гис-Иле-Гли-Гис взаимодействуют с фосфатными группами АТФ.

Для АРСаз 2-го класса характерны семь антипараллельных b-тяжей (рис. 1, б ) с мотивами и консервативный остаток аргинина второго мотива участвует в связывании АТФ. Связывания одного и того же субстрата АРСазы разных классов с разными доменами указывает чрезвычайно раннее разделение  классов либо даже независимое происхождение.

МОДУЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ АРСаз

Вставки различной протяженности обнаружены между элементами, формирующими активный центр (например, между отдельными b-тяжами), и даже внутри консервативных мотивов (рис. 1), «выпетливаются», образуя отдельные домены белковой молекулы и не препятствуя правильной укладке активного центра. Элементы сердцевины и модули и определяют большое разнообразие размеров и свойств, для АРСаз эукариот характерно N-концевое удлинение, а для прокариот — С-концевое удлинение и вставки между мотивами.

Модули АРСаз отражают функции: связывание трех субстратов (АТФ и аминокислоты  в каталитическом центральном домене), катализ, образование олигомеров- взаимодействие субъединиц. Функция связывания тРНК распределена между двумя доменами белка, и L-образной пространственной структуре тРНК — ветви под углом 90о- аминоакцепторный стебель, к последовательности нуклеотидов ССА на 3′-конце которого присоединяется аминокислота, и его продолжение Т-ветвь тРНК. Второй домен состоит из антикодоновой и дигидроуридиловой шпилек, петлевые участки Т- и Д-шпилек взаимодействуют, формируя угол L-образной структуры (рис. 2, б ). Оказалось, что связывание аминоакцепторной части тРНК осуществляется у всех АРСаз доменом, расположенным внутри центральной каталитической части фермента в одной из вставок между консервативными мотивами (рис. 2, а). Домен, связывающий антикодоновую ветвь тРНК, всегда располагается отдельно от каталитического в С- или N-концевом удлинении, причем структура этих доменов очень разнообразна у различных АРСаз.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АРСаз С тРНК, ЭЛЕМЕНТЫ РАСПОЗНАВАНИЯ

молекула тРНК сравнима по величине с молекулой (или субъединицей) фермента и взаимодействует с ним в основном в области антикодона и акцепторного участка тРНК, у разных классов приближаясь разными сторонами, к 2′-, либо 3′-гидроксильной группы рибозы. Азотистые основания нуклеотидов антикодона как бы вдвигаются в отдельные кармашки, сформированные соответствующим доменом АРСазы, у 1-го класса изгибая аминоакцепторного участка тРНК в области концевых неспаренных нуклеотидов (рис. 3). …сочетания нуклеотидов получили название «Identity elements», элементы идентификации, обеспечивают распознавание АРСазой своих тРНК. Будем называть их элементами узнавания, или распознавания. К настоящему времени известны элементы узнавания для многих АРСаз и закономерности их локализации в тРНК — в различных участках, для каждой АРСазы характерен свой набор элементов.Аминоакцепторный участок тРНК всегда содержит хотя бы один нуклеотид, важный, антикодон необходим для точного аминоацилирования не для всех АРСаз. Антидетерминанты аминоацилирования, препятствующие взаимодействию тРНК с чужой АРСазой — модифицированные нуклеотиды.

ВТОРОЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД, ИЛИ РАБОЧИЙ КОД АМИНОАЦИЛИРОВАНИЯ

В [7, 8] девять АРСаз, в том числе аланиновая, способны аминоацилировать так называемые мини-спирали, аминоакцепторный домен тРНК, и даже микроспирали нескольких пар акцепторного стебля тРНК, неспаренных нуклеотидов ССА на 3′-конце и петли из произвольных нуклеотидов (рис. 4). Т.к.значимыми для распознавания являются три-четыре нуклеотида, по концепции второго генетического кода, или рабочего кода аминоацилирования, каждой аминокислоте ставится в соответствие сочетание нескольких нуклеотидов в акцепторном участке тРНК, обеспечивающее аминоацилирование

ГИПОТЕЗЫ О ПРОИСХОЖДЕНИИ АРСаз

 N-концевой участок аланиновой АРСазы длиной 368 аминокислот (каждая субъединица этого тетрамерного белка кишечной палочки содержит 875 аминокислот) способен синтезировать аминоациладенилат; фрагмент длиной 385 аминокислот связывает, но не аминоацилирует тРНК, а фрагмент длиной в 461 аминокислоту успешно аминоацилирует не только тРНК, но и мини- и микроспирали. П. Шиммель выдвинул гипотезу, согласно которой и антикодоновый домен тРНК, и ответственный за взаимодействие с ним домен АРСаз являются более поздним эволюционным приобретением. Исходная, предковая тРНК представляла собой короткую шпильку типа микроспирали (рис. 4), к которой присоединялись аминокислоты при помощи предков современных АРСаз — коротких полипептидов, содержащих нуклеотидсвязывающие мотивы. Д. Морас предложил следующую интересную концепцию, объясняющую существование двух классов АРСаз: в «дорибосомную» эпоху синтез коротких полипептидов осуществлялся непосредственно на молекуле предковой тРНК путем переноса аминокислоты, присоединенной к 3′-гидроксильной группе концевого рибозного остатка, на аминогруппу аминокислоты, присоединенной к 2′-гидроксилу того же остатка рибозы (рис. 5). Аналогичным образом происходит современный биосинтез белка на рибосоме, за исключением того, что растущий пептид переносится с одной молекулы тРНК на другую. Тогда необходимы были по крайней мере два фермента, способные присоединять аминокислоты к 2′- и к 3′-ОН рибозы, различная пространственная организация субстратов в активном центре, родоначальники двух классов современных АРСаз. В дальнейшем для хранения информации о большом количестве разнообразных белков возник генетический код, и для обеспечения запрограммированного синтеза белка на РНК-матрице к предковым тРНК присоединился антикодоновый домен, а к АРСазам — дополнительные модули, позволяющие узнавать антикодон тРНК и таким образом повысить специфичность и точность аминоацилирования. Но неизвестно предковых форм рибосом.

НЕКАНОНИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ АРСаз

У АРСаз эукариотических организмов N-концевой модуль имеет РНК-связывающие свойства, что способствует локализации АРСаз вблизи матричных РНК и рибосом. Другой N-концевой модуль АРСаз высших эукариот обеспечивает ассоциацию АРСаз разной аминокислотной специфичности [5]. У прокариот известны примеры участия АРСаз в регуляции собственного биосинтеза на уровне транскрипции и трансляции. Для двух митохондриальных АРСаз грибов показано их участие в процессе созревания матричных РНК. А области гомологии с самыми разными белками ширит список неканонических функций АРСаз …различный уровень аминоацилирования изоакцепторных тРНК приводит к различной скорости считывания рибосомой триплетов, кодирующих одну аминокислоту, но встречающихся с различной частотой. Ряд тяжелых заболеваний человека вызвано мутациями в генах митохондриальных тРНК, приводящими к ухудшению их аминоацилирования.

1. Спирин А.С. Молекулярная биология: Структура рибосомы и биосинтез белка. М.: Высш. шк., 1986. С. 28-48.

2. Киселев Л.Л., Фаворова О.О., Лаврик О.И. Биосинтез белков от аминокислот до аминоацил-тРНК. М.: Наука, 1984. 407 с.СОЖ. 1996. ╧ 4. С. 18-23. 5. Киселев Л.Л., Вольфсон А.Д. Аминоацил-тРНК-синтетазы высших эукариот // Успехи биол. химии. 1995. Т. 35. С. 3-65.

6. Moras D. Structural Aspects and Evolutionary Implications of the Recognition between tRNAs and Aminoacyl-tRNA-synthetases // Biochimie. 1993. Vol. 75. P. 651-657.

7. Burbaum J.J., Schimmel P. Structural Relationships and the Classification of Aminoacyl-tRNA-synthetases // J. Biol. Chem. 1991. Vol. 266. P. 16965-16968.

8. Buechter D.D., Schimmel P. Aminoacylation of RNA Minihelices: Implications for tRNA Synthetase Structural Design and Evolution // Crit. Rev. Biochem. and Mol. Biol. 1993. Vol. 28. P. 309-322.

* * *

Нина Сергеевна Энтелис, к.б.н., каф.мол.био биофака МГУ

Чарльз Картер (Charles Carter) и Питер Уиллс (Peter Willsиз Университетов Северной Каролины в Чапел-Хилл и Окленда гипотезу мира РНК в зарождении жизни самокопированием НК т.к. нет модели, как их случайность стала неслучайной… заменяет механизмом соответствия определенным комбинациям их аминокислот – появление генетического кода, действительной информации, в Molecular Biology and Evolution, в ферментах аминоацил-тРНК-синтетазах, или арсазах, точно узнающих тРНК и аминокислоту, последовательности из трех нуклеотидов, первый этап перевода генетической информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Их 2 семьи, по 10 ферментов от их собственного белка-предка, кодировал один и тот же ген, но один белок в одном направлении, а другой – в другом (ген нужно читать в обе стороны). Оба связывались всего лишь с двумя аминокислотами – и объем генетической информации ограничивали, с историей, новые арсазы усложняли код,  эволюционировали параллельно белки, и нуклеиновые кислоты (См.

А.Субботина, nkj.ru/news/32600/ (Наука и жизнь, Был ли на Земле мир РНК?)

Взаимозависимость, Рефлексивность, верность, согласование импеданса, и эволюции генетического кодирования  Чарльз Вт Картер-Младший Петр Р Уиллс

Молекулярная биология и эволюция, msx265,https://doi.org/10.1093/molbev/msx265
24 октября 2017
Два открытия о aars и их взаимодействия с трнк субстратов — обоснование противоположному выводу: что ключевые процессы Центральной догмы молекулярной биологии появились одновременно и, …два класса аарс, скорее всего, возникли из противоположных нитей одного и того же Гена предков, в результате инверсии симметрии в структурной биологии аарс … разнообразия протеома. Во-вторых, аминокислоты физические карты химии на трнк элементы личности, создания рефлексивной, чувствуя nanoenvironmental в орсе белка. Таким образом самозагрузка более подробная кодирования присуща полипептида аарс, но невозможно в мире РНК. Эти понятия подчеркивают следующие понятия, которые противоречат постепенная замена ribozymal аарс по полипептида аарс: 1) аарс ферменты должны быть взаимозависимы; 2) рефлексивность присуща полипептида аарс Динамика производства способствует загрузчик; 3) поглощение РНК, катализируемой ферментами aminoacylation обязательно деградировать специфику; и 4) Центральная Догма это появление наиболее вероятно при репликации и ошибки перевода ставки остаются сопоставимыми. Эти характеристики являются необходимыми и достаточными для принципиально нового появления в сочетании ген–replicase–translatase системы генетического кодирования, что бы постоянно сохраняется функциональное значение генетически кодируемых генов белок, которого филогенетический сегодня соответствуют тем, что наблюдается.

В энзимологии, тип биотин синтазы (ЕС 2.8.1.6) — фермента катализа химической реакции с SАМ, превращения 3-х субстратов — dethiobiotin + серы + s-аденозил-L-метионина  в  биотинL-метионин, 5′-deoxyadenosine. (Этот радикальный САМ в семье трансфераз,  sulfurtransferases, передачи серосодержащих групп, систематическое название  класса dethiobiotin:серы sulfurtransferase, участвует в метаболизме биотина, использует кофакторжелезо-серный, в 2007 только одна структура, с ПДБ код 1R30), см.(2004). «Кристаллическая структура биотин синтазы,  s-аденозилметионин-зависимый радикальный фермент»Наука303 (5654): 76-9. (2001). «Биотин синтаза состоит из двух отдельных железо-серных кластеров сайтов связывания: хим. и spectroelectrochemical анализ взаимопревращений».  15.15. Биотин — мобильный переносчик активированного CO2  присоединен к пируват-карбоксилазе 

Ионы металлов помогают формированию макроциклических лигандов в качестве ‘шаблона’ для циклизации, как Фталоцианин, вместо полимерных (кинетический эффект шаблона) или стабилизируя макроцикл (термодинамически).

Подробнее:

18-Краун-6 [С4О]6 — макроциклический лиганд, производят в шаблон реакции ионов калия, отмеченной Нобелевской премией по химии (Педерсен с Леном)- пример Краун-эфиров, использует все шесть кислородов в качестве донорных атомов, лиганд с особым сродством к катионам К+ (константа связывания в метаноле 106 м-1 , катализатор фазового перехода[5] например, перманганат калия растворяется с ним в бензоле в «пурпурный бензол», окислитель органики[1]). Криптаты — макрогетеро-би/п-циклы с полидентатными лигандами — катионами металлов (Ж. М. Лен в 1969 г. описал криптанды,  из гидроксиалкилкраун-эфиров, с узловыми атомами азота получают из азакраун-эфиров) образуются при соответствии размеров полости и иона металла, экранируемого окружающими атомами от молекул растворителя и противоионов, тем устойчивее, чем ближе размеры внутренней трёхмерной полости к размерам катиона . Они дали экзотические соединения, как алкалиды, содержащие анионы щелочных металлов (их радиусы Na = 0,272 нм, K = 0,327 нм, Rb = 0,339 нм, Cs = 0,355 нм, большие анионы, начиная с калия, димеризуются). [Na(2,2,2-crypt)]+Na− получен в кристаллическом виде в 1974 году Джеймсом Даем: т.к. растворимость щелочных металлов в аминах и эфирах в присутствии криптандов и краун-эфирах росла, этиламин с криптандом-222 растворял до 0.4 М натрия, при охлаждении сухим льдом с осадком гексагональных пластинок алкалида [Na(криптанд-222)]+•Na[1]. Можно упаривать под вакуумом или высаждать неполярным растворителем[2].
 Алкалиды — сильные восстановители, для синтеза наночастиц металлов из солей), можно сравнить с Электридами, со степенью окисления щелочных металлов −1, LnI2 и  [CH3Hg]+e. Меняя размер цикла, можно очень точно «настроить» краун-эфир на катион строго определённого металла, с Na0 + NH3 (жидк.) = Na+ (NH3)n + е (NH3)m раствор натрия в жидком аммиаке испаряют, электрон не может вернуться, поскольку катион Na+ плотно заблокирован краун-эфиром и  в межкристаллическом пространстве располагаются свободные, не сольватированные электроны (краун-эфир сольватирует только катионы натрия), с электропроводностью, близкой металлам. Вдвое меньшее соотношение натрий/краун-эфир = 2/1 соединит освободившиеся электроны в анионы Na. Это можно связать с заполнением s2 оболочки, у золота-ртути облегченное релятивизмом.  Можно сравнить это и с «соединениями» щелочных металлов с гелием и более активными инертными, можно проверить задержку их, адсорбцию радона, как ожидают анион от №118, Оганесона.

См. Cryptand — Криптанды с множественными циклами, Ротаксаны — макроциклы, надетые на молекулы гантелевидной формы, Катенан -кольца наподобие цепи — предмет последней НП по химии 2016 г. Молекулярные узлы, в форме, например, трилистника, можно связать с тем же преобразованием Мебиуса-Гамова. Обычные полимеры, как краун-эфиры (достаточно С4х2, лучше краун-6, для К+) и их производные азакраун- или тиакраун-эфиры,  циклодекстрины — циклические олигомеры глюкозы (П: α-циклодекстр ион металла прочно экранируется окружающими атомами от молекул растворителя и противоионов, причём эти комплексы тем устойчивее, чем ближе размеры внутренней трёхмерной полости к размерам катиона.

циклопептиды и депсипептидыциклофаны  из ароматического блока и соединённой с ним алифатической цепи  мостиком между не соединёнными атомами, как морфин. Фактически это также модифицированные ди- и три-пептиды, подобно серосодержащим, Глутатиону — как и пенициллин с его кислотой, изомеры циклоспоринов (называемые по продуцентам), в-лактамы.

Другой вид — клатратной химии типа цеолитов (шведский ученый А. Кронстедт в 1756 г. открыл минерал стильбит и за способность вспучиваться при нагревании в пламени горелки назвал его цеолитом, от греч.— кипящий камень) и клатратов Пауэлла — -гидрохинона с SO2 (1947), со-единения Дианина (1955), три-орто-тимотида (1958) с различными гостевыми молекулами, соединений Гофмана (1952), -гидрохинона (1980). Заслуженный профессор Оксфорда, с 1953 г. член Королевского общества, почетный редактор Journal of Inclusion Phenomena (1983). Историческая справка
Дж. Пристли* 1777—1778 Наблюдал аномальный лед, образующийся при положительных температурах и тонущий в водных растворах открытого им SO2, А. де ля Рив 1829 показал его состав SO2  10H2OБ. Пеллетье и В. Карстен
1785—1786 Описали твердую окись мурия при–40 F, гидрат хлора, по Х. Дэви 1810,
Cl2  10H2O (М. Фарадей 1823)
[ 5 ]
Ф. Велер 1840, 1848 Определил состав гидрата H2S  6H2O, обнаружил
соединения гидрохинона с H2S, А. Клемм 1859 с SO2  в кристалле, не меняя природы,
Ф. Милиус 1886 с HCOOH, угарный газ как продукт термолиза в полостях его каркаса в химически несвязанном состоянии
Р. де Форкран и П. Вилляр 1880—1925 обнаружили гидраты CH4, C2H6,
C3H8, C2H4, N2O, CH3Cl, CH3I, H2Se, Ar, Kr,
Xe и др. Двойные гидраты.
А. ле Шателье изучал разложения гидрата хлора, как и Б. Роозебоом 1884—1885 Фазовые диаграммы систем Cl2— H2O, Br2—H2O, SO2—H2O. Нижняя и
верхняя квадрупольные точки
К. Гофман 1897—1907 Синтезировал соединение Ni(CN)2NH3 C6H6. Заменяя бензол на тиофен,пиридин, толуол и др., показал, что не химическая природа органического раствори-
теля, а его мольный объем определяет реакцию синтеза
К. Фреденхаген 1926 показал, что графит энергично взаимодействует с жидкими и газообразными тяжелыми щелочными металлами
И. Гоу и О. Кратки 1934 Рентгеноструктурным методом показали образование канальных соединений дезоксихолевой кислоты с жирными кислотами
Б.А. Никитин 1936—1939 показал образование соединений фенола (толуола) с газами HCl, HBr, CO2,CH3Br, CH2Cl2, аргоном и ксеноном, сокристаллизации для
определения состава и свойств гидрата радона Rn  6H2O. Сформулировал правило
аналогии, показав, что только ван-дер-ваальсовы силы и размер молекул ответственны за образование соединений
Г.М. Пауэлл (1945—1983) определил структуры соединения Гофмана, тригидрата гексаметилизоцианожелеза(II) (где молекулы воды в полостях не связаны со своим окружением), соединения гидрохинона с SO2, в полостях каркаса, образованного молекулами гидрохинона, без химического взаимодействия с ним. Ввел основные термины и понятия клатратной химии, термин клатрат, рентгенография 60 соединений включения три-орто-
тимотида. двух структур газогидратов:так называемой кубической структуры I
(КС-I) и кубической структуры II (КС-I).Л. Полинг,Р. Марш 1952 Определение КС-I на гидрате хлора (См.Ю.А. ДЯДИН, И.С. ТЕРЕХОВА, Т.В. РОДИОНОВА, Д.В. СОЛДАТОВ
Основоположник клатратной химии Г.М. Пауэлл обнаружил, понял и описал принципиально новую, более высокого уровня организацию химической материи, еще бóльшую роль в биологии), соответствия размеров и формы одних молекул-гостей полостям каркаса, построенного другими молекулами-хозяевами (или более крупной молекулы-хозяина),  надмолекулы или надмолекулярные кристаллические фазы, которые термодинамически более устойчивы, чем смесь исходных компонентов. Разные по химической природе вещества, как Xe, SO2, H2S, HBr, CH4, CO, HCOOH и т.д., могут взаимодействовать одинаковым образом,  с гидрохиноном давая изоструктурные клатратные соединения, с точки зрения клатратной химии являются аналогами* (в соответствии с правилом аналогии Никитина [1]), поскольку имеют сравнительно одинаковые размеры, форму и взаимодействуют с хозяйским каркасом посредством только ван-дер-ваальсовых сил.     Структурные работы фон Штакельберга (1949-1958), Г. Джеффри (1959-1967)  в загадочной химии клатратных гидратов, В. Шленк (1949-1954) положил начало клатратной химии канальных соединений мочевины и тиомочевины, В. Шеффер, Т. Ивамото, Я. Липковский создали химию клатратов Вернеровских комплексов, Ч. Педерсен (1967) открыл краун-эфиры, а Жан-Мари Лен (1969) — криптанды с их способностью образовывать клатратокомплексы [1]. Обобщая поток информации, Ж-М. Лен (1978) ввел понятие «супрамолекулярная химия». В 1987 году они вместе с Д. Крамом и Ч. Педерсеном были удостоены Нобелевской премии. Надмолекулярные процессы играют разнообразную роль не только в тонких явлениях, происходящих в живой природе (например, дыхание, усвоение углекислого газа и молекулярного азота растениями, ферментативные реакции), но и в неживой природе. Огромные запасы углеводородного сырья, находящиеся главным образом на дне Мирового океана в виде клатратных гидратов природных газов, являются не только практически неисчерпаемым источником топлива, но и оказывают влияние на изменение климата и другие глобальные процессы, происходящие на нашей планете [5]. Клатрацию успешно используют для разделения и выделения веществ, их тонкой и эффективной очистки (просто удается разделить смесь благородных газов клатрацией с фенолом), для проведения стереоспецифических синтезов и получения стереорегулярных полимеров, стабилизации лекарственных препаратов и нестойких молекул, опреснения соленой воды, рассеивания высокотемпературных туманов. Япония, США, Индия приняли национальные программы по исследованию и использованию газовых гидратов, финансирование десятками миллионов долларов [5, 6].

ЛИТЕРАТУРА

1. Дядин Ю.А. Клатратные соединения // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. ╧ 2. С. 79-88.

2. Powell H.M. The Structure of Molecular Compounds. IV. Clathrate Compounds // J. Chem. Soc. 1948. ╧ 1. P. 61-73.

3. Белослудов В.П., Дядин Ю.А., Лаврентьев М.Ю. Теоретические модели клатратообразования. Новосибирск: Наука, 1991. С. 1-128.

4. Сидоров Л.Н. Газовые кластеры и фуллерены // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. ╧ 3. С. 65-71.

5. Дядин Ю.А., Гущин А.Л. Газовые гидраты // Там же. С. 55-64.

6. A Strategy for Methane Hydrates: Researches and Development // http://www.fe.doe.gov/oil_gas/methanehydrates/hydrate_strategy/html

Рецензент статьи Г.В. Лисичкин

* * *

Юрий Алексеевич Дядин, доктор химических наук, профессор кафедры неорганической химии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета, зав. лабораторией клатратных соединений Института неорганической химии Сибирского отделения РАН, заслуженный деятель науки РФ. Область научных интересов — клатратные соединения, супрамолекулярная химия.

 

 

 

 

в 2010 году группа молодых Университета Гонконга предложила оригинальный способ хранения данных в бактериях, считали, что в 1 г живого материала помещается примерно 900 терабайт информации. Шифрование осуществляется с использованием четвертичной системы счисления — по количеству нуклеотидов ДНК. В эксперименте для хранения использовалась модифицированная E. coli. А биологи из Гарварда «записали» на ДНК кишечной палочки один из первых видеороликов в истории человечества, снятый в 1878 г.,  при помощи  CRISPR-белков [3], сможет ли молекулярная память конкурировать с традиционными цифровыми носителями информации…

Ниже мы рассмотрим модели простейшей гидрофобной связи НР, ядер белков и автокатализа (Дилл, Гусева, 2017), переход к реальной де-гидратации и полимеризации, от пкТ к Е АТФ ок.30 кДж, др.коферментам, ред-окс и др.

Foldamer hypothesis for the growth and sequence differentiation of prebiotic polymers Elizaveta Gusevaa,b,cRonald N. Zuckermannd, and Ken A. Dilla,b,c,1A July 10, 2017

В Proceedings of the National Academy of Sciences (PNASКен Дилл (Ken Dill) и Елизавета Гусева(Elizaveta Guseva) из Университета Стоуни-Брук (State University of New York at Stony Brook) штата Нью-Йорк вместе с Рональдом Цукерманном (Ronald Zuckermann) из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory) в Калифорнии представили, как случайные последовательности коротких цепочек может дать компактные структуры в воде, гидрофобные поверхности в качестве примитивных катализаторов, могут вытянуть другие цепи. Этот механизм объясняет, как случайный химический раствор полимеров может породить зависящие от последовательности белка каталитические полимеры (mechanism of the chemistry-to-biology (CTB) transition, to  long chains of protein-like or nucleic acid-like molecules (12). What polymerization processes are autocatalytic, how might random chain sequences have become informational and self-serving?… about physical spontaneous mechanisms, not about specific monomer or polymer chemistries).

в PNAS модели «преинформационного» мира, химические процессы между небольшими молекулами предшествовали появлению реакций полимеризации дают механизм автокатализа удлинения цепи РНК:  короткие РНК-цепи могут выступать «спонтанными» катализаторами рибозимов. Второй класс — модели, описывающие «постинформационный» мир гетерополимеров, тенденции удлинения цепей. Предполагают, что олигомеры способны распознавать собственные мономеры, концентрируя их вокруг себя…. переход от пре- к постинформационному миру, от простой химии к биологии (chemistry-to-biology, CTB)… через особые «складчатые» полимеры, которые строят собственную структуру с помощью гидрофобных (Н) и полярных (Р) мономеров: Некоторые случайные последовательности мономеров НР складываются в компактные структуры, образуя «складчатые» полимеры — глобулу — на внешней поверхности остаются гидрофобные участки, способные выполнять функцию «посадочных площадок» для других мономеров НР. «Складчатый» полимер с гидрофобными «посадочными площадками» — фолдамер (рис. 5) — способствует присоединению новых мономеров, удлиняя цепь. Удлинение цепи фолдамера, связанной с глобулой, обеспечивает автокатализ процесса присоединения мономеров НР.  Пенсильванского университета [11] учитывали скорость поступления мономеров в раствор, скорость удлинения цепи на одно звено, скорость деградации или удаления мономеров из раствора и скорость спонтанного гидролиза цепи из-за взаимодействия с водой. Все остальные параметры брали относительно общей скорости роста цепей. Благодаря этому удалось описать три разных варианта поведения полимеров. Вариант 1. Вновь образованные полимеры в отсутствие влияния других факторов подвергаются гидролизу.  2. Цепи полимеров способны «сгибаться» с образованием компактных глобул, однако не способны катализировать процесс полимеризации.  способствует более медленной деградации структур (в сравнении с вариантом 1). Вариант 3. Цепи полимеров складываются в компактные структуры, а затем автокатализируют процесс присоединения новых мономеров. Данная модель способствовала генерации популяций полимеров со значительно большей длиной цепи, чем в вариантах 1 и 2. компактизация цепей возможна только под влиянием гидролиза и агрегации. Однако подобный механизм больше присущ постинформационному миру, когда полимерные структуры стремятся к оптимизации пространства. Механизм, продемонстрированный учеными центра Стоуни-Брук и лаборатории Беркли, соответствует пребиотическому миру, где процессы происходили случайным образом. вариант 3, при котором цепи могут и складываться, и катализировать собственное удлинение, является более защищенным от действия гидролиза. мономер, свернутый в гидрофобную глобулу, становится катализатором и ускоряет процесс присоединения новых цепочек молекул. Исследователи назвали такие структуры «информационными фолдамерами» — полимерами, способными к автокатализу (рис. 7). Тот же принцип лежит в основе несмешиваемости полярной воды и гидрофобного масла: капельки масла, неспособные раствориться в воде, образуют взвесь мицелл….примерно равно количеству полярных, то глобула будет стремиться «упаковать» гидрофобные компоненты внутрь. Если же количество гидрофобных молекул составляет 69% или 81%, то глобула приобретает другой характер складчатости. Получается, что чем выше процент гидрофобных молекул (Н), тем интереснее геометрия глобулы. [10] Рисунок 7. Механизм образования полимера из мономеров. Фолдамер (глобула-«катализатор», А) несет на себе гидрофобный участок, поверхность которого представляет собой «посадочную площадку». С этой площадкой посредством другого мономера (С) может «стыковаться» растущая цепь (В), тем самым удлиняя исходную структуру. [10] Попробуем суммировать результаты исследователей: короткие цепочки мономеров, имеющие в составе гидрофобные молекулы, при попадании в воду сворачиваются уникальным образом; чем выше доля гидрофобных компонентов в цепочке, тем большую складчатость при сворачивании приобретает глобула; во вновь образованной компактной глобуле есть гидрофобные участки — «посадочные площадки» для новых короткоцепочечных мономеров. В таком состоянии глобула переходит на новый качественный уровень — становится катализатором, удлиняя саму себя. Ученым еще предстоит длительная экспериментальная работа для доказательства правильности предложенной модели. Доктор Рональд Цукерман, соавтор статьи, на следующем этапе работы планирует подтвердить результаты с использованием компьютеров Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, чтобы изучить способность определенных мономерных структур сворачиваться и выполнять простые каталитические функции. Цукерман возлагает большие надежды на будущее практическое применение данной работы. Он считает, что исследование позволит искусственно собирать антитела с заданными свойствами, например, для направленной доставки лекарств к органам и тканям. Но перспективы практического использования механизма сборки глобул не отменяет фундаментальной значимости данной работы. Дальнейшее изучение превращений пребиотических полимеров в информационные фолдамеры позволит сделать ключевые шаги в понимании феномена возникновения жизни на Земле миллиарды лет назад. Литература 12 методов в картинках: микроскопия; Элементы: Получены новые результаты старого эксперимента Стэнли Миллера; Seth L. Shipman, Jeff Nivala, Jeffrey D. Macklis, George M. Church. (2017). CRISPR–Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria. Nature. 547, 345-349; РНК у истоков жизни?; В диких условиях: как жил последний всеобщий предок LUCA; Элементы: Тайна происхождения жизни скоро будет разгадана?; Элементы: Синтез РНК в «протоклетках» всё-таки возможен; К вопросу о происхождении жизни; Рецензия. Михаил Никитин «Происхождение жизни. От туманности до клетки»; Elizaveta Guseva, Ronald N. Zuckermann, Ken A. Dill. (2017). Foldamer hypothesis for the growth and sequence differentiation of prebiotic polymers. Proc Natl Acad Sci USA. 114, E7460-E7468; Catherine M Goodman, Sungwook Choi, Scott Shandler, William F DeGrado. (2007). Foldamers as versatile frameworks for the design and evolution of function. Nat Chem Biol. 3, 252-262; Физическая водобоязнь…. на Биомолекуле (https://biomolecula.ru/articles/mekhanika-dokembriiskogo-perioda)

Гидрофобно-полярная (HP) модель Дилла (1985)  «проблем складывания белка» делит 20 аминокислот на субъединицы двух типов, гидрофильные полярные и гидрофобные неполярные в узловых пунктах двухмерной решётки, после описания энергии и складок белков в 90-х  применена к раннему периоду существования Земли и переходу пребиотической химии к биотической. «Химический мир бескорыстен, а биотический, напротив, эгоистичен, — говорит Дилл. — И как же впервые проявилась эта эгоистичность?»- 1-й ответ дают фолдамеры, то есть способные складываться полимеры (а ниже дойдем до рибосом). Для перестановок гидрофобных и полярных до 25 дает 2,3 процента в компактные фолдамерные структуры, с 12,7 процента из них — всего 0,3 процента в конформации, на поверхности которых имеется полоса: гидрофобный участок липкой посадочной площадки для гидрофобных участков последовательностей, проплывающих рядом. Встретившись друг с другом, они, по законам термодинамики, должны соединиться в цепь, как катализатор для удлинения полимеров, десятикратно ускоряя. Дающие собственную гидрофобную полоску создают автокатализ, фолдамеры прямо или косвенно катализируют появление своих копий, взаимно, со временем их количество экспоненциально растёт, и в конце концов возникает пребиотический бульон, «как пожар», случай способен вызвать событие огромного масштаба».

Появление катализатора при складывании молекулы

«Согласно модели Дилла, вам нужно знать всего лишь два свойства аминокислот, — подчёркивает Петер Шустер (Peter Schuster), химик-теоретик, почётный профессор Венского университета (нем. Universität Wien). — Это прекрасный теоретический результат».

«Гипотеза о мире РНК, объясняющая происхождение жизни, оказалась сомнительной», — утверждает Эндрю Похорилл (Andrew Pohorille), директор Центра вычислительной астробиологии и фундаментальной биологии НАСА (NASA’s Center for Computational Astrobiology and Fundamental Biology, NCCAFB). «Нам не нравилась гипотеза о белковом мире, потому что мы не знаем, как реплицировать белки, — добавил он. — И вот перед нами попытка показать, что, даже не умея реплицировать белки так же, как РНК, вы всё же можете строить и развивать мир, не нуждаясь при этом в точной, нуклеиновой системе хранения информации».

«Если модель [например, Дилла] начинает с простых молекул, нечто вроде РНКможет появиться позже и выступит в роли победителя в гонке воспроизводства», — говорит Дорон Ланцет(Doron Lancet), генетик, разработавший собственную простую, химическую модель в Институте им. Вейцмана (ивр. מכון ויצמן למדע, англ. Weizmann Institute of Science) в Израиле.

Поиск доказательств с помощью пептоидов

Эрих Борнберг-Бауэр (Erich Bornberg-Bauer), профессор молекулярной эволюции Вестфальского университета имени Вильгельма (нем. Westfälische Wilhelms-Universität, WWU) в Мюнстере (Германия) оценил работу Дилла как «действительное доказательство концепции». Другим это ниспровержение гипотезы о мире РНК «похоже на шутку о физиках, предположивших, что коровы — абсолютно эластичные сферические объекты, — говорит Андрей Лупас (Andrei Lupas), директор отдела эволюции белка в Институте биологии развития Общества Макса Планка (нем. Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie), который придерживается гипотезы о мире с коэволюцией РНК и пептидов. — В конечном счёте научная значимость чего бы то ни было определяется эмпирически».

Рональд Цукерманн, химик Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, соавтор в PNAS, четверть века занимался разработкой синтетического метода создания искусственных полимеров, называемых пептоидами, имитирующих белки и проверяет предсказания HP-модели, как идёт складывание цепей и катализ. HP-модель Дилла проста и упускает из виду многие детали молекулярных структур и химии «с реалиями атомного уровня, которые не предусмотрены данной моделью». Фолдамеры могут не катализировать производство друг друга, а агрегировать, гидрофобным полоскам легче взаимодействовать друг с другом, нежели с другими полимерами. Но и «ферменты — это не гладкие шарики. У ферментов есть щели, которые благоприятствуют катализу», — поясняет Похорилл. «Наука должна рассматривать даже те гипотезы, которые кажутся неправдоподобными, — добавляет Борнберг-Бауэр. — Вот чем занимается Дилл».

Дилл планирует использовать свою модель для ответа на другие вопросы, связанные с происхождением жизни, как и почему возник генетический код.  Цукерманн надеется создать фолдамеры, способные транспортировать лекарства, действовать как синтетические антитела или инструменты диагностики.«Модель Дилла зовёт экспериментаторов, подобных мне, в путь, — подчёркивает Цукерманн. — Она требует отыскать простейшие катализаторы, показать, как они работают, чтобы можно было сказать: „Вот так могло быть в действительности“».

Композиционные геномы: Пребиот. передачи информации во взаимно каталитических нековалентных сборках

  1. Даниил СегреДафна Бен-Эли, и Дорон Ланцет Данные Об Авторах

биополимерные ансамбли с использованием теории графов и полевого подхода с экспериментальными исследованиями автокаталитического образования амфифильных сборки (например, липидные везикулы и мицеллы) продемонстрировали самовоспроизводство, напоминая живые клетки. анализируем кинетическое поведения моделирования детальной химической кинетики в таких сборок.  степень гомеостаза, квази-стационарных состояний ансамблей биополимер (Дайсон, Ф. Я. (1982) Докл. Эвол. 18, 344-350). рудиментарные “композиционные геномы”. взаимно каталитических обменных сетей, лишенный последовательности на основе биополимеров, мог бы проявить передачи химической информации и может пройти отбор и эволюция. демонстрация естественного отбора в популяциях молекул без генетического аппарата, предполагая, что путь от случайной молекулярной сборки минимальной протоклетки.

ДНК и РНК выступают как носители инструкций для получения белков, а белки извлекают и копируют их…о «мире РНК»,  РНК

а лишить триплет прежнего значения (в Science  присвоить одному из избыточных триплетов значение абсолютно новой аминокислоты, создав и новую тРНК,  распознавала бы ее код, через аминоацил-тРНК-синтетазы, «буквы» в конце 80-х -модификации гуанина и цитозина; ДНК с ними нормально удваивалась и на ней нормально синтезировалась молекула-посредник – матричная РНК, Флойд Ромесберг (Floyd Romesberg) и его коллеги из Института Скриппса за последние двадцать лет создали несколько сотен новых букв, однако расширить с их помощью генетический код удалось только сейчас.  с сотрудниками биотехнологической компании Synthorx …X и Y удерживаются друг напротив друга гидрофобными силами, что добавляет им странности. не нарушает структуру ДНК – ее физические параметры (расстояния между цепями, размер шага спирали и т. д.) остаются по всей длине прежними, что очень важно для взаимодействия с белками и вообще для целостности молекулы. Бактерии с такой ДНК делились медленнее обычного и норовили заменить «нетрадиционную» ДНК нормальной.  В качестве новых аминокислот выбрали модификации лизина и фенилаланина, AXC (то есть аденин-X-цитозин) и GYT (гуанин-Y-тимин) внедрили в ДНК, кодирующую зеленый флуоресцентный белок, а ДНК отправили в бактериальную клетку – и клетка засветилась зеленым. сами аминокислоты нужно было добавлять в питательную среду. Nature.

Подробнее см.: https://www.nkj.ru/news/32630/ (Наука и жизнь, Генетическому алфавиту добавили две буквы)

Следующий уровень — реальные дегидратации-полимеразы, в т.ч. эго-типа, и отражение всех функций и семейств, АРСаз-тРНК в рибосоме, ПС с zN

1- дегидратации могут делать простые оксиды, COS, SO2-3 и аналоги, с азотом —  диамидофосфат может фосфорилировать каждый из четырёх нуклеозидов, РНК, в воде или тестообразной среде в широком диапазоне температур, катализатор  имидазол

Фосфорилирование трёх видов органических соединений
Фосфорилирование трёх видов органических соединений — нуклеозидов, аминокислот и жирных кислот — диамидофосфат позволяет получить олигонуклеотиды, пептиды и мембранные пузырьки-везикулы.В присутствии имидазола до коротких РНК-подобных цепочек из фосфорилированных нуклеозидов, фосфорилирует глицерин и жирные кислоты, что позволяет сформироваться фосфолипидным пузырькам-везикулам, примитивным клеточным оболочкам.
Диамидофосфат в воде при комнатной температуре фосфорилирует глицин, аспарагиновую и глутаминовую кислоты, а затем помогает связать короткие пептидные цепочки.

Ранее в лаборатории Кришнамурти была доказана способность диамидофосфата фосфорилировать простые сахара. В самых обычных условиях: «Используя DAP, воду и эти мягкие условия, вы можете получить три важных класса пребиологических молекул, чтобы те могли собраться вместе и трансформироваться, получив возможность взаимодействовать друг с другом»,

Брюс Деймер и

Дэвид Каплан о ведущих теориях происхождения жизни на нашей планете.Читать статью

прото-РНК идея вызывает больше вопросов, чем ответов”, — сказал Джон Сазерленд, химик КРД лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, Англия,  “сложно РНК собрать химически” В 2009 году, Сазерленд и соавторы показали впервые, что они могут синтезировать одну из основных единиц РНК с нуля. (по HUD и Фриланд маловероятно в хаосе пребиотической Земли. Альтернативная гипотеза в эволюции. “Происхождение жизни и происхождение генетического кода уже не являются синонимами”, — сказал Антонио ласкал, биолог в Национальном автономном университете Мексики в Мехико и бывший президент Международного общества по изучению происхождения жизни ,

triaminopyrimidine (TAP) и циануровой кислоты (СА). В прошлом году в  журнале американского химического общества, слегка измененная версия их  самоорганизуются в воде, в форме гексамеров, или шести-членных колец. polymerlike, в статье, рибоза дает нуклеозиды, и длинные полимеры, …физические силы в protoworld”, — сказал Фрэнк Шмидт, биохимик из Университета Миссури в городе Колумбия, можно начать с звездной материи до РНК, без фермента или шаблона — молекулы объединяются по собственному желанию.

According to the protoRNA theory, each of the components of RNA — sugar, base and phosphate backbone — may have originally taken different forms.

Согласно теории protoRNA, каждый из компонентов РНК — сахар, основа и костяк фосфат — возможно, изначально принимает различные формы.

Николас Хад

…шаг от химии”, — сказал Майкл ярус-молекулярный биолог из Университета Колорадо в Боулдере, …HUD не согласен. Ка может быть преобразован в урацил и гуанин и аденин … В статье , опубликованной в ноябре 2013 года, Фриланд и соратник Джим колет, химик  института в Токио, использовали вычислительные методы, чтобы изучить альтернативные аминокислоты…на Wired.com.

Команда Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл и Оклендского университета утверждают, что гипотеза мира РНК на самом деле неверна, и что к ней просто слишком привыкли, ключевое событие в зарождении жизни – это не то, что нуклеиновые кислоты «научились» сами себя копировать, а то, что появился механизм, который поставил в соответствие определенным комбинациям в нуклеиновой кислоте определенные аминокислоты – появление генетического кода, когда генетическая информация действительно стала информацией.За все время существования гипотезы мира РНК никто так и не смог – даже приблизительно – смоделировать, как случайная самокопирующаяся система из нуклеиновых кислот могла стать в высшей степени неслучайной… в Molecular Biology and Evolution. Чарльз Картер (Charles Carter) и Питер Уиллс (Peter Wills) сосредоточилась на ферментах аминоацил-тРНК-синтетазах, или арсазах, точно узнать тРНК и аминокислоту, в соответствии с правилами генетического кода: в определенном месте в молекулах тРНК есть последовательности из трех нуклеотидов, которые соответствуют той или иной аминокислоте, и фермент должен распознать ее, арсазы выполняют первый этап перевода генетической информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот.2 семьи, по 10 ферментов в каждой, от их собственного белка-предка, некогда кодировал один и тот же ген, просто один белок был закодирован в нем в одном направлении, а другой – в другом. (Соответственно, ген нужно было читать в обе стороны. Оба предка связывались всего лишь с двумя аминокислотами – и объем генетической информации ограничивался всего лишь двумя аминокислотами (соответствие между последовательностью нуклеотидов и аминокислотой). появлялись новые арсазы, код усложнялся,  эволюционировали параллельно, и история арсаз … и белки, и нуклеиновые кислоты (См.Анастасия Субботина, nkj.ru/news/32600/ (Наука и жизнь, Был ли на Земле мир РНК?)

 

Interdependence, Reflexivity, Fidelity, Impedance Matching, and the Evolution of Genetic Coding   Charles W Carter, Jr Peter R Wills

Molecular Biology and Evolution, msx265,https://doi.org/10.1093/molbev/msx265
24 October 2017
Genetic coding is generally thought to have required ribozymes whose functions were taken over by polypeptide aminoacyl-tRNA synthetases (aaRS). Two discoveries about aaRS and their interactions with tRNA substrates now furnish a unifying rationale for the opposite conclusion: that the key processes of the Central Dogma of molecular biology emerged simultaneously and naturally from simple origins in a peptide•RNA partnership, eliminating the epistemological utility of a prior RNA world. First, the two aaRS classes likely arose from opposite strands of the same ancestral gene, implying a simple genetic alphabet. The resulting inversion symmetries in aaRS structural biology would have stabilized the initial and subsequent differentiation of coding specificities, rapidly promoting diversity in the proteome. Second, amino acid physical chemistry maps onto tRNA identity elements, establishing reflexive, nanoenvironmental sensing in protein aaRS. Bootstrapping of increasingly detailed coding is thus intrinsic to polypeptide aaRS, but impossible in an RNA world. These notions underline the following concepts that contradict gradual replacement of ribozymal aaRS by polypeptide aaRS: 1) aaRS enzymes must be interdependent; 2) reflexivity intrinsic to polypeptide aaRS production dynamics promotes bootstrapping; 3) takeover of RNA-catalyzed aminoacylation by enzymes will necessarily degrade specificity; and 4) the Central Dogma’s emergence is most probable when replication and translation error rates remain comparable. These characteristics are necessary and sufficient for the essentially de novo emergence of a coupled gene–replicase–translatase system of genetic coding that would have continuously preserved the functional meaning of genetically encoded protein genes whose phylogenetic relationships match those observed today.

2-  The ribosome as a missing link in the evolution of life  Роберт Рут-Бернштайн (7.8.1953-к. т. н.Принстонфизиолог в университете штата Мичиган. В 1981 стипендии Макартура, «гений Грант». исследовал творчество,  автор искры гениальности: тринадцать инструменты мышления в мире большинство творческих людейвыяснять, придумывать и решать проблемы на границы научного познания и переосмысления СПИДа: трагическая расплата преждевременного консенсуса. В переосмысление СПИДа, корень-Бернштейн предположил факторы кроме ВИЧ  СПИДа, был членом группы по научной переоценке ВИЧ / СПИД гипотезу,   СПИД-диссидентов.

Рибосома как недостающее звено в эволюции жизни Мередит Рут-Бернстайнв1Робертб

рибосомы  самовоспроизводящиеся промежуточные между РНК-миром и клеточной жизнью. ррнк содержит генетическую информацию, кодирование самовоспроизведения машин: все 20 tRNAs и активных сайтов ключевых рибосомных белков.Статистически не случайно.Противоречит мнению ррнк как чисто структурные, а не с мРНК и трнк имеют общие рибосомные предки. ДНК и клетки эволюционировали, чтобы защитить и оптимизировать уже существующие функции рибосомы.

Аннотация

Многие этапы эволюции клеточной жизни до сих пор загадочны… рибосомы могут представлять одно важное недостающее звено между обменом веществ-в первую очередь, РНК-миром (или гены-в первую очередь) и клеточным (последний универсальный общий предок) подходом к эволюции клеток. Мы представим доказательства того, что весь комплект тРНК всех 20 аминокислот закодирован в 16s и 23s ррнк кишечной палочки К12; что нуклеотидные последовательности, которые могут кодировать ключевые фрагменты рибосомных белков, полимераз, лигаз, synthetases, и фосфатаз можно найти в каждой из шести возможных рамок считывания в 16s и 23s ррнк; и что каждая последовательность оснований в ррнк и кодирования информации несет более чем одну из этих функций в дополнение к действующей в качестве структурных компонентов рибосом. Рибосомная РНК, короче, это не просто структурную основу белков, но рудиментарные остатки изначального генома, который может быть код самоорганизующихся, самовоспроизводящихся, авто-каталитических посредников между макромолекулами и клеточной жизни.

Графический реферат Карта, Иллюстрирующая местоположение передача РНК и белков  шести возможных рамок считывания на 23С, 16s и 5s Рибосомной РНК из е. coli К12. Карта говорит о том, что ррнк содержат  самовоспроизводства, “трнк распил” средств, tRNAs могут быть изъяты из ррнк; “трнк транскрибция” означает трнк производства по расшифровке ррнкСкачать картинку высокого разрешения (312KB)

РНК-мир, или “генетика-первых” моделей (Стробел, 2001; Неве и соавт., 2013) и композиционные репликации, или “обмен веществ-первых” моделей (Хундинга и соавт., 2006; Glansdorff и соавт., 2009; Шустера 2010, ) … предбиологическая эволюция от простых молекул до полимеров и агрегат их. РНК-мир моделей не может объяснить эволюцию метаболизма и, как правило, не принимают во внимание тот факт, что аминокислоты (следовательно, пептидов и белков) почти наверняка были синтезированы вместе с полинуклеотидами в пребиотических условиях, эволюционировали вместе (Каэтано-Анольес и Seufferheld, 2013; Galadino и соавт., 2012). Композиционные репликации могут объяснить коэволюцию, но не линейные репликации, доминирующие (Шустер, 2010; Норрис и соавт., 2012). ..Не рибосомы, acidocalcisomes и функциональные оболочки, специальных транспортеров и рецепторов. Модели последнего универсального общего предка (лука) – первые клеточные формы жизни (например, Кунин, 2003; Фортер соавт., 2005; Mushegian, 2008; Douzounis и соавт., 2006) – попытка решить некоторые из этих проблем, работая от сложности к простоте. Модели лука  минимальной сложности для клеточности, не предшествующих эволюционных шагов. Разрыв огромен …простое копирование небольших наборов полимеров и сотен генов и их продуктов в сетевых специализированных обменных отделениях. Как преодолеть этот разрыв?

Эволюционируют от самовоспроизводящихся полимеров к клеткам, вероятно, многие, но не все функции клетки, …переводить информацию в компоненты, необходимые для производства своих функциональных структур; захват метаболических компонентов и энергии, и преобразования их химических сетей. Норрис и его коллеги называют формы организации полпути между макромолекулами и клетками “hyperstructures” (Норрис и соавт., 2007)…эволюционирующей сущности, это означает, что их компоненты будут изменяться, через репликации и естественный отбор. Самое главное, что они должны существовать в пережиточной форме в живых системах сегодня, поскольку эволюция стремится быть экономной, используя все модули предыдущих раундов отбора для следующего набора. Действительно, именно эта скупость молекулярной палеонтологии эволюции изучена.

Мы предположим, что рибосомы-как сущности, одни из ключевых посредников между пребиотиком и клеточным развитием.

Рибосомы являются предпосылками для всей клеточной жизни, повсеместно сохраняя генетические корни, которые предшествуют лука, и, следовательно, сущностей, которые должны были эволюционировать до клеточной жизни (Mushegian, 2008; Wang и соавт., 2009; Фокс 2010, ). Пока рибосома не может вести необходимые обменные процессы, которые характеризуют жизнь клетки, рибосомы-это самоорганизующийся комплекс, состоящий из полинуклеотидов и белков, которые могли бы связывать РНК-мир в понятиях композиционной репликации истока жизни. Кроме того, рибосомы выполняют некоторые наиболее фундаментальные процессы, характерные для живых систем, в том числе скоординированной серии химических реакций, способных обеспечить перевод генетической информации в функциональные белки. Не думали, что могут нести генетическую информацию, и, в частности, для кодирования своих структур и функций. Но что, если рибосомная РНК (ррнк), которая, как правило, считается просто структурным компонентом рибосом, на самом деле представляет собой примитивный геном, кодирующий генетическую информацию, необходимую для репликации напрямую рибосом, перевода и самоорганизации?

Гипотеза, что рибосома эволюционировали до клеточной жизни и способности генетически кодировать свою транскрипцию и перевод, требует ррнк кода tRNAs и белков, необходимых для рибосомной функции. (Эта инструкция должна, конечно, быть …довольно вспомнить тот факт, что рибосомы существовали внутри клеток на протяжении миллиардов лет, так что любую информацию, которую они когда-то содержали, на данный момент, ухудшили в рудимент) Эта гипотеза должна соответствовать современным представлениям о рибосомной РНК, что она носит чисто структурный характер, кодирования генетической информации, как “нулевая гипотеза”. Промежуточная гипотеза может быть, что объем генетической информации ррнк является чисто случайным и, следовательно, количество tRNAs и рибосомы-связанных белков, которые кодирует ррнк будет не больше и не меньше, чем любой случайный ассортимент РНК. Тесты, описанные ниже, были выбраны, чтобы различать эти три гипотезы.

2. Методы… кишечной палочки К12 как организм примитивный и лучше изученный. 2.1. Последовательность источников В е. coli К12 последовательностях ррнк из coliwiki.net/colipedia, трнк (http://gtrnadb.ucsc.edu/Esch_coli_K12/Esch_coli_K12-structs.html). Контроль мРНК от http://microbes.ucsc.edu/lists/eschColi_K12/refSeq-list.html. Используемые белки были : (1) прогнозируемый fimbrial-как адгезиного белка, b0135 (1239 ВР); (2) в некодирующей области генома, b0135 (769 ВР); (3) широкий специфика сахар эффлюкс системы белка, b0070 (1179 ВР). 2.2. трнк гомологии поиск

Возможность того, что е. coli К12 кодирует ррнк tRNAs была исследована с помощью LALIGN (huang и Миллер, 1991) на www.expasy.ch. Метод выравнивания “ДНК”  “Global

Рис. 9 показаны различные аминокислоты synthetases и трансфераз, кодируемые ррнк. Из 32 последовательностей, …все шесть возможных рамок считывания каждого из ррнк используются для кодирования рибосомы, связанные с белками. В некоторых случаях, особенно в 5s ррнк, но в меньшей степени в 16 лет and23S ррнк, а также, белков, закодированных в качестве перекрытий в пределах каждой рамки считывания, так что перевод последовательность на одну аминокислоту дает белок похож на фосфатазы, начиная перевод нескольких аминокислот, позже дает белок, который является аналогом пептида лигазы или протеазы и др.

Карта, иллюстрирующая расположение tRNAs и белков в различные рамки считывания

Рис. 13. Карта, иллюстрирующая расположение tRNAs и белков в различные рамки считывания. Этот показатель обобщает и интегрирует все данные из предыдущих девяти цифр. “трнк вырезать” относится к прямой гомологии между tRNAs и ррнк (подразумевая, что tRNAs могут быть получены путем сокращения или редактирования ррнк себя (фиг. 3 и 5). “трнк транскрибируется” относится к производству трнк-подобных последовательностей из ррнк по расшифровке ррнк (Рис. 1, 2 и 4). “Synthetases” или “синтезатор” относится к последовательности на фиг. 9. “Полимеразы” или “Поли” относится к последовательности, на фиг. 10. “Рибосомальные протеины” или “прот Рибо” относится к последовательности на фиг. 11. “Фосфатазы” или “фосфор” относится к последовательности на фиг. 12. Обратите внимание, что все системы 5s, 16s и 23s ррнк последовательностей, в один или несколько рамок считывания, кодирующий один или более белков, связанных с рибосомальной функции и/или одну или более последовательностей трнк. Отметим также, что существует высокая избыточность в кодировании классов белков и tRNAs.

Второй Тип белка БЛАСТ поиск велся опции “кишечная палочка” или “все протеомов” из “базы данных” раздел программы, а не “выберите микробной Протеом” статьи (см. раздел 2). …

Наша работа не объяснит эволюцию ДНК, но  дает существенные подсказки о том, как и почему ДНК для хранения информации, возможно, эволюционировали. Наше предположение заключается в том, что ДНК была естественным побочным продуктом репликации РНК, поскольку многие РНК-encoded последовательности белка (например, лигаз и полимераз) мы выявили у однокоренное ДНК-связанных функций. Синтез ДНК в качестве побочного продукта РНК репликация приведет к возникновению непредусмотренного, но эволюционно ценного…

“заражают” вирусы (Desnues и соавт., 2012; Yutin и соавт., 2013). Другими словами, мы предполагаем, что гены эволюционировали в ответ на перевод белка, и увеличивая его живучесть. Гены, тогда, может быть продукция “эгоистичный рибосом”, а не их происхождения….

В рибосомальных рРНК удалось выявить рудименты тРНК для всех 20 аминокислот, многие образуют характерную структуру трилистника; очень маловероятно, что это случайность.

Ссылки

Aggarwal и Ли, 2011 …скола, Н. Yutin, г. Fournous, С. Роберт, С. Азза, П.Jardot, С. дома, А. Campocasso, е. в. Кунин, Д. РауляProvirophages и transpovirons различных mobilome гигантских вирусовТез. докл. Национальное. Акадо. ТСМ. США, 109 (44) (2012), ПП. 18078-18083, 10.1073/Фокс 2010,происхождения и эволюции рибосомы
Колд-Спринг-Харбор Перспектива. Биол. (2010), 10.1101/cshperspect.a003483
Неве и соавт., 2013М. Есевой, Дж. Ким, С. А. Беннер“сильных” мира РНК гипотеза: пятьдесят лет  Астробиология, 13 (4) (2013), ПП. 391-403
Норрис и соавт., 2007 hyperstructure таксономии
Норрис и соавт., 2012
В. Норрис, С. Loutelier-Bourhis, А. Тьеррикак обмен веществ и генетической репликации выйти замуж?
Ориг. Жизнь Эвол. Biosph., 42 (5) (2012), ПП. 487-495
Пальеже и соавт., 2008
А. Пальеже, е. Д. Харрингтон, П. Боркбольшие Гена перекрывается в прокариотических геномов: вследствие функциональных ограничений или
Корень-Бернштейн, 2012
Р. корень-Бернстайнмодульной иерархии на основе теории химического происхождения жизни, основанный на молекулярной комплементарности
Соотв. Хим. Рез., 45 (12) (2012), ПП. 2169-2177, 10.1021/ar200209k
(2012)
Шустера 2010,
П. Шустерпроисхождение жизни. Понятий, данные и дебаты
Сложности, 15 (3) (2010), ПП. 7-10, 10.1002/cplx.20302
Селигманом и соавт., 2006
Селигманом, 2011а
Х. Селигманомдвух генетических кодов, одним геном: frameshifted предстоятель митохондриальные гены кодируют дополнительные белки в присутствии антисмысловых antitermination tRNAs
Биосистемы, 105 (2011), ПП. 271-285
Steitz, 1998
Т. А. Steitzмеханизм для всех полимераз
Природа, 391 (1998), ПП. 231-232
Штробель, 2001
Yutin и соавт., 2013
Н. Yutin, Д. Рауля, е. в. КунинVirophages, polintons, и transpovirons: сложный эволюционный сеть разнообразных эгоистичных генетических элементов с различными копирование стратегий
Вирол. Дж., 10 (2013), стр. 158, 10.1186/1743-422X-10-158
(23 мая)
Рибосома как недостающее звено в предбиологическая эволюция второй: Рибосомы кодируют рибосомальные белки, которые связываются с общим регионов собственных мРНК и ррнк Журнал теоретической биологии, том 397, 2016, стр. 115-127Скачать PDF  Вычислительной происхождение и эволюция рибосомы от его структуры — раскрытие процессов высокомолекулярных аккреции пользу синтетической биологииВычислительные и структурные биотехнология журнал, том 13 2015, с. 427-447Скачать PDF  Один шаг за пределы рибосомы: древний анаэробный ядра Biochimica Biophysica acta  (ШПД) — Биоэнергетика, Объем 1857, выпуск 8, 2016, с. 1027-1038Скачать PDF

Ком

у многих прокариот весь рибосомный оперон вначале транскриптируется целиком, одним куском, и лишь после этого разрезается ферментами на 16S rRNA, 23S rRNA, 5S rRNA и tRNA, причём, ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ траспортные РНК часто расположены даже в узком промежутке между малой и большой единицами, а так же вплотную примыкают к 5S RNA. Не исключено, что в более ранних версиях рибосомы весь этот супероперон мог сам собой сворачиваться в макроструктуру и без разрезания на фрагменты. Это могло на первых порах помогать удерживать рядом друг с другом все составные части этого самовоспроизводящегося прото-рибосомного комплекса.
А в подписи к рисунку действительно вместо 16S должно быть 23S (ну, либо, сам рисунок заменить на Рис. 4 из обсуждаемой статьи

 

.RU2006125502A — Google Patentsбиотин-лигазы, цистеин-синтазы I, …в Успехи физических наук ЮМ Романовский — ‎

Динамические модели работы протонной АТФ-синтазы. 5.2. F1. Стрептавидин. Биотин. Золотой шарик. 40 нм 

Молекулярные клубки раскрыли механизм движения кинезина — N+1 23 нояб. 2015 г. .. по микротрубочке и размеры клубков, …«усилителя челюстей».

Ученые создали самостоятельно текущую жидкость — N+1.. микротрубочки, извлеченные из мозга коровы, и молекулы кинезина и аденозинтрифосфата (АТФ). ..Создан «робот-амеба» под управлением ДНК — N+1 11 мар. 2017 г. — Молекулы кинезина связаны с синтетической одноцепочечной ДНК, которая служит «ключом». На внутренней стороне мембраны …

прототип «умной» жидкости, которая может двигаться самостоятельно, без приложения внешних усилий, как живые клетки изменяют свою форму и адаптируются к окружающей среде, опубликовали в Science, рассказывается в пресс-релизе Брандейского университета.

Законы гидродинамики течения в ответ на приложенную внешнюю силу или градиент напряжений и давления в живых организмах не объясняют эндоплазматические потоки, за счет взаимодействия различных элементов организма (начиная с молекулярных моторов и заканчивая субклеточными органеллами, клетками и тканями). Такое движение в отличии от диффузии мы предложили как отличие и эукариот и др.уровней циркуляции, ПС биосистем. В  растворе микротрубочки, извлеченные из мозга коровы, соединяют молекулы кинезина и аденозинтрифосфата (АТФ) в качестве источника топлива. Движение возникающих потоков отслеживалось при помощи 3-миллиметровых частиц полистирола.

пучки микротрубочек образуют самоперестраивающуюся трехмерную изотропную сеть, циклически растягивались, изгибались, сжимались и росли, управляя потоком жидкости, в которой находится сеть — стационарные самоподдерживающиеся турбулентные потоки наблюдались до 10 часов, даже при малых концентрациях, когда сеть микротрубочек занимала 0,05% от всего объема раствора, очень большой размер пор (~ 10 мм).

Круговые потоки позволяют транспортировать вещества на макроскопические расстояния, часами, прекращались только после истощения доступного источника энергии (АТФ). Из самоорганизованных когерентных потоков и в лабиринтах, включающих в себя замкнутую петлю и множество тупиковых ветвей,  не завися от размеров системы, получена самоорганизующаяся система,  за счет коллективной работы нанометровых «двигателей» совершает полезную работу по перекачке жидкости.

«Поворот и замок»: новая модель мышечного сокращения • Вера .. динеины — только в одну сторону, а кинезины … верхняя челюсть пасти оттягивает створку кармана, и тот открывается.Головка  практически одинакова у всех видов миозина, а детали, размер хвоста обеспечивают ту или иную специализацию.

Рис. 6. Вот какие разные бывают миозины

Рис. из слайдов к лекции А. К. Цатуряна на Зимней школе.  Еще два класса моторов — динеины и кинезины двигаются не по актиновой нити, а по микротрубочкам, причем динеины — только в одну сторону, а кинезины — только в противоположную. «Гипотеза рычага».

Подобно Гамову (1954), назвали «актиновый» участок головки «пастью», а «АТФный» — «карманом»,пертурбации миозина можно описать как «закрой пасть и держи карман шире».

Рис. 7. Структура миозина. Легкие цепи вокруг хвоста выполняют регуляторную роль в гладких мышцах и в немышечных миозинах.

Структура миозина. Легкие цепи вокруг хвоста выполняют регуляторную роль в гладких мышцах и в немышечных миозинах. Из слайдов к лекции А. К. Цатуряна… чтобы АТФный карман открылся и в него мог попасть АТФ, актиновая пасть должна быть закрыта (то есть миозин должен сидеть на актине): закрытая верхняя челюсть пасти оттягивает створку кармана, и тот открывается. АТФ влезает в широко раскрытый карман. Гидролиз АТФ может происходить только в закрытом кармане, а для того, чтобы карман закрылся, должна открыться пасть — то есть миозин должен отвалиться от актина. Сдвигаясь, околокарманные участки вызывают небольшие изменения соседних областей, которые, в свою очередь, приводят к тому, что жесткий домен миозина под названием «конвертер» перебрасывается из одного устойчивого положения в другое и тянет за собой миозиновый хвост, отклоняя его на целых 60°. Курок взводится.

Теперь начинается следующий акт. Миозин с карманом, набитым АДФ и фосфатом, должен обязательно прильнуть к актину и закрыть пасть, актин-зависимая АТФаза… образует контакт, очень большой по площади (больше 18 нм2!), а во-вторых, миозин сцепляется сразу с двумя актиновыми молекулами с помощью гидрофобных и электростатических взаимодействий, в результате чего сродство миозина к актину оказывается в тысячу раз выше, чем при первом соединении. миозин выплевывает фосфат и, крепко-накрепко вцепившись в актин, претерпевает обратные конформационные изменения — хвост его «выстреливает», сдвигается относительно головки.  к сокращению мышцы. После этого АДФ выбрасывается из кармана. Миозин остается сцеплен с актином; пасть его закрыта —и если клетка мертва и все АТФ в ней уже закончились, то  остаются в навсегда сцепившемся, застывшем состоянии, а у организма начинается трупное окоченение. Головка с закрытой пастью открывает карман АТФ, пасть открывается, миозин отлипает от актина и цикл повторяется заново. Момент генерации силы — когда поворачивается миозиновый хвост (рычаг). Однако А. К. Цатурян развил теорию мышечного сокращения под названием «Roll and lock» — «Поворачиваем и запираем» (см.: Michael A. Ferenczi et al., 2005. The «Roll and Lock» Mechanism of Force Generation in Muscle), миозиновые головки садятся на актин еще до гидролиза АТФ, причем как попало. длинный выступающий домен нащупывает» подходящую себе (кислую и отрицательно заряженную) часть актиновой нити и прилипает … немного поворачивается, а с гидролизом поворачивается рычаг, причем сила движения мышцы, генерируется на обоих этих этапах.
1) Видео 1. Видеоиллюстрация гипотезы рычага. Миозин цепляется к актиновой нити, вцепляется в нее, поворачивает хвост, затем отцепляется и возвращает хвост в прежнее положение. Видео Кеннета Холмса.
2) Видео 2. Видеоиллюстрация гипотезы «Roll and lock». Миозин вначале ищет подходящее положение на актиновой нити, затем слабо соединяется с ней, потом сцепляется крепко — при этом вся головка поворачивается и развивает некоторое усилие, и только затем поворачивается хвост. Видео Мэри Риди. Источники:
1) Лекции А. К. Цатуряна и С. Ю. Бершицкого на Зимней школе FutureBiotech.
2) Н. А. Кубасова, А. К. Цатурян. Молекулярный механизм работы актин-миозинового мотора в мышце (PDF, 5,7 Мб) // Успехи биологической химии. 2011. Т. 51. С. 233–282 — относительно свежий, очень подробный и хорошо написанный русскоязычный обзор по теме, находится в свободном доступе.
3) К. Бэгшоу. Мышечное сокращение // М.: Мир. 1985. 5.А. Н. Тихонов. Молекулярные моторы. Часть 2. Молекулярные основы биологической подвижности (PDF, 852 Кб) // Соросовский образовательный журнал, с. 18–24, 1999.Вера Башмакова
4) Н. Б. Гусев. Молекулярные механизмы мышечного сокращения (PDF, 321 Кб) // Соросовский образовательный журнал, т. 6, №8, 2000. С. 24–32.
Молекулярные механизмы… // Гусев Н. Б. (СОЖ, 2000)… «моторной» частью миозина скелетных мышц является головка тяжелой цепи  со связанной с ней легкими, дотягиваясь до нитей актина, образуют поперечные мостики, тянущее усилие и скольжение нитей…В 1993 году удалось закристаллизовать и установить структуру головок миозина и сформулировать гипотезы, как могут перемещать нити актина.

Рис. 4. Строение головки миозина (а) и гипотетиче- ский механизм перемещения головки миозина по поверхности актина (б)

Рис. 4. Строение головки миозина (а) и гипотетиче- ский механизм перемещения головки миозина по поверхности актина (б)
а – головка миозина ориентирована таким образом, что актинсвязывающий центр (окрашен красным) расположен в правой части. Ясно видна щель («раскрытая пасть»), разделяющая две половинки (две «челюсти») актинсвязывающего центра
б – схема одиночного шага головки миозина по нити актина. Актин изображен в виде гирлянды шариков. В нижней части головки изображена щель, разделяющая две части актинсвязывающего центра. Аденозин обозначен А, а фосфатные группы – кружки. Между состояниями 5 и 1 схематически показана переориентация шейки миозина, происходящая при генерации тянущего усилия (по [1] с изменениями и упрощениями)

в головке миозина можно выявить три основные части [1] (рис. 4). N-концевая часть головки миозина с молекулярной массой около 25000 (обозначена зеленым цветом на рис. 4, а) формирует АТФ-связывающий центр. Центральная часть головки миозина с молекулярной массой 50000 (обозначена красным цветом на рис. 4, а) содержит в своем составе центр связывания актина. Наконец, С-концевая часть с молекулярной массой 20000 (обозначена фиолетовым цветом на рис. 4, а) образует как бы каркас всей головки, соединена гибким шарнирным сочленением со спирализованным хвостом тяжелых цепей миозина (см. рис. 4, а)… включая центры связывания существенной (желтая на рис. 4, а) и регуляторной (светло-фиолетовая на рис. 4, а) легких цепей миозина. Общий контур головки миозина напоминает змею с приоткрытой «пастью». Челюсти этой «пасти» (окрашены красным на рис. 4, а) формируют актинсвязывающий центр. Предполагается, что в ходе гидролиза АТФ происходит периодическое открывание и закрывание этой «пасти». В зависимости от положения «челюстей» головка миозина более или менее прочно взаимодействует с актином.

«выключатели», которые позволяли бы головке миозина шагать по нити актина только в строго определенных условиях (например, при химической или электрической стимуляции мышцы), — увеличению концентрации Са2+внутри мышцы с 10-7 до 10-5 М. Регуляторные белки могут располагаться на тонком и толстом филаментах или находиться в цитоплазме, различая так называемый миозиновый и актиновый типы регуляции сократительной активности. Для гладких мышц позвоночных (таких, как мышцы сосудов, матка), а также для некоторых форм немышечной подвижности (изменение формы тромбоцитов), как и в случае мышц моллюсков, миозиновый тип регуляции гладких мышц связан с изменением структуры легких цепей миозина. Но с миозиновыми филаментами гладких мышц связан специальный фермент, «киназа легких цепей миозина» (КЛЦМ), в состоянии покоя при низкой концентрации Са2+ в цитоплазме  неактивна.

Рис. 5. Миозиновый тип регуляции сократительной активности.

Рис. 5. Миозиновый тип регуляции сократительной активности.А – гипотетическая схема моллюсков. Изображе- ны одна головка миозина с легкими цепями и нить актина в виде пяти кружков. В состоянии расслабления (а) легкие цепи миозина уменьшают подвижность шарнира, соединяющего головку со стволом миозинового филамента. После связывания Са2+ (б) подвижность шарнира повышается, головка миозина осуществляет колебательные движения и проталкивает актин относительно миозина.
Б – схема регуляции сократительной активности гладких мышц позвоночных. СаМ – каль- модулин; КЛЦМ – киназа легких цепей миозина; ФЛЦМ – фосфатаза легких цепей миозина; Р-миозин – фосфорилированный миозин (по [3] с упрощениями и изменениями)

В цитоплазме гладких мышц  белок кальмодулин, четыре Са-связывающих центра [2]. ФЛЦМ Фосфатаза катализирует быстрое удаление остатков фосфата с регуляторной легкой цепи миозина. Дефосфорилированный миозин не способен осуществлять циклические движения своей головкой и подтягивать нити актина. Наступает расслабление (рис. 5, Б ).

Рис. 6. Структурные основы актинового типа регуляции сокращения мышц

Рис. 6. Структурные основы актинового типа регуляции сокращения мышц
а – актиновый филамент с расположенным в канавках спирали непрерывным тяжем молекул тропомиозина;
б – взаимное расположение тонких и толстых филаментов в саркомере поперечнополосатых и сердечных мышц. Укрупненное изображение части актинового филамента в состоянии расслабления (в) и сокращения (г). TnC, TnI и TnT соответственно тропонин С, тропонин I и тропонин Т. Буквами N, I и C обозначены соответственно N-концевая, ингибиторная и С-концевая части тропонина I (по [4] с изменениями и упрощениями)

характерен для поперечнополосатых скелетных мышц позвоночных и сердечной мышцы.

  1. Rayment I., Rypniewski W.R., Schmidt-Base K. et al.// Science. 1993. Vol. 261. P. 50-58.
  2. Гусев Н.Б. Внутриклеточные Са-связывающие белки // Соросовский Образовательный Журнал. 1998. № 5. С. 2-16.
  3. Walsh M. // Mol. Cell. Biochem. 1994. Vol. 135. P. 21-41.
  4. Farah C.S., Reinach F.C. // FASEB J. 1995. Vol. 9. P. 755-767.
  5. Davidson V.L., Sittman D.B. Biochemistry. Philadelphia, Harwal Publ., 1994. 584 p.
  6. Wray M., Weeds A. // Nature. 1990. Vol. 344. P. 292-294.
  7. Pollack G.A. Muscles and Molecules. Seattle: Ebner and Sons Publ., 1990. 300 p.
  • Происхождение жизни: первые клеточные организмы и их среда обитания Армен Мулкиджанян О самых ранних этапах эволюции. Основы молекулярной биологии. … с точки зрения разных научных парадигм, химии, биохимии, сравнительной геномики.
  • Жизнь зародилась из неорганической материи в космосе или она возникла именно на Земле?
  • Зарождение жизни на Земле Алексей Розанов
    Академик РАН, директор Палеонтологического института РАН — о современной палеонтологии,  датируя время появления на нашей планете всевозможных организмов: от простейших до высокоорганизованных. Новейшие сенсационные данные позволяют в корне пересмотреть сложившиеся взгляды на развитие К вопросу о происхождении земной и внеземной жизни Биохимик Джефри Бада рассказывает о малоизвестных сторонах теории абиогенеза, а также о возможности существования жизни за пределами Земли.
  • Биогенез Никитин М. А…. последнее десятилетие происходит настоящая революция, в основном только на английском языке. История фотосинтеза, или кто сделал небо голубым
    Все знают, что растения на свету выделяют кислород. Как возник их сложный и совершенный механизм …сера или оксиды железа. Изучение этих бактерий и ископаемая летопись раскрывают историю фотосинтеза, тесно переплетенную с историей нашей планеты.

О связи моделей Гамова, Дельбрюка и молбио, по Раттнеру:

по более поздним и точным оценкам Тимофеева-Ресовского и Циммера, средний объем мишени 1700 нм3, что соответствует диаметру сферы 25 нм, числу атомов 6.3·105 — 2.1·106 и числу пар нуклеотидов (для ДНК) 10000 — 40000. По современным данным, эти цифры для генов дрозофилы не завышены.

Тем не менее сделанный авторами вывод ясен: ген — макромолекула, состоящая из 100 мономеров и более, как и предполагал Кольцов. Поэтому хромосома-молекула должна быть в сотни и тысячи раз больше. При взаимодействии с излучениями молекула-ген должна проявлять квантовые свойства. Из химии, в том числе — квантовой, известно, что сложные молекулы могут иметь изомерные формы, т.е. различные структуры при том же составе. Если гены-молекулы построены из небольшого разнообразия мономеров, то комбинаторика вариантов одного состава огромна. Например, для линейных молекул из L мономеров, принадлежащих к n различным типам, число изомеров будет

__L!

———————

k1! k2! … kn!

где ki — число мономеров i-го типа.

Дельбрюк предположил, что изомеры соответствуют аллелям гена, а изомерные переходы — мутациям. С другой стороны, изомеры отвечают дискретным энергетическим состояниям молекулы в потенциальных ямах, которые разделены потенциальными барьерами конечной величины (порогами). Туннельный эффект сквозь эти барьеры маловероятен, и чем выше порог, тем дольше ожидание. Однако если поступившая извне энергия достаточна для преодоления барьера (т.е. для ионизации), то произойдет радиационная индукция изогенного перехода, т.е. мутация. Ясно также, что большая молекула имеет огромное число дискретных устойчивых состояний-аллелей.

Интересно, что уже в 50-е годы идея изомерных переходов между квантовыми состояниями генов нашла реальное воплощение. Было показано, что азотистые основания нуклеотидов ДНК имеют так называемые таутомерные варианты. Таутомеры образуют различное число водородных связей в ДНК и в результате — пары с другими нуклеотидами, нарушая канонические правила комплементарности: A — T и G — C. Квантовые таутомерные переходы вносят свой вклад в спонтанный мутагенез. А многие химические мутагены — аналоги нуклеотидов — имеют повышенную вероятность таутомерного перехода, т.е. индуцируют мутационные замены нуклеотидов в ДНК.

В 1935 г. Тимофеев-Ресовский, Циммер и Дельбрюк по приглашению Геттингенской академии естествознания сделали доклад о структуре гена и механизме мутаций, который затем был опубликован в виде небольшой тетради с зеленой обложкой и получил название «Классическая зеленая тетрадь» [9]. Позже в своих воспоминаниях Н.В. писал:

«Я лично с 40-х годов больше этим не занимаюсь. Правда, меня многие, особенно там, за рубежом, считают чем-то вроде деда этого направления. Потому что новая, послевоенная редакция его была запущена Дельбрюком, а Дельбрюку соответствующую вещь я заправил в мозги в 30-е годы. Вот с этого, в сущности, пошло все, с этой самой нашей классической, так называемой «зеленой тетрадочки» Геттингенского общества наук. Ну и пусть, значит, дальше развивается на доброе здоровье» [10].

Не следует думать, что «модель трех» в полной мере выдержала испытание временем. Оказалось, что оценка размера генов, действительно, не очень далека от реальной, а гены — макромолекулы, но не белки, а сегменты ДНК. Квантовые явления действительно участвуют в первичном мутагенезе, но совсем не так, как предполагал Дельбрюк. В модели рассматривались и другие важнейшие свойства генов — способность к удвоению и к контролю признаков клетки и организма и др. Именно Тимофеев-Ресовский предложил тогда идею (и термин) конвариантной редупликации генов, т.е. их способности «рядом с собой построить себе точно подобные и оттолкнуть», но с включением в себя наследственных вариаций, мутаций.

Главное значение этой модели состоит в том, что она привлекла к проблеме гена многих выдающихся физиков. В дальнейшем это оказалось решающим событием в ходе выяснения молекулярной природы генов, зарождения молекулярной биологии и генетики, развития информационно-кибернетического подхода в генетике.

В 1938 г. Дельбрюк, настроенный антинацистски, воспользовался поддержкой Рокфеллеровского фонда и уехал в США, полностью посвятив свою деятельность вопросам молекулярной генетики. Опыт физика, вероятно, подсказал ему, что для успешного решения проблемы гена следует найти такие биологические объекты, которые по размеру минимально отличались бы от генов. Дельбрюк выбрал бактериофагов. В то время (1939 — 1940) никто не предполагал, что фаги подчиняются законам генетики. Вместе с А.Херши, американским вирусологом, и С.Лурия, молодым вирусологом, эмигрантом из Италии, они организовали «фаговую группу», которая впервые использовала фаги как генетические объекты. В дальнейшем Дельбрюк, Лурия и Херши получили Нобелевскую премию за основополагающие исследования по генетике бактериофагов.

Таким образом, «касание» Н.В.Тимофеева-Ресовского и М.Дельбрюка породило квантовую модель гена-молекулы. В свою очередь, «модель трех» и «Зеленая тетрадь» произвели сильное впечатление на Э.Шредингера — одного из создателей квантовой механики.

Что такое жизнь с точки зрения Шредингера

Австрийский физик-теоретик Эрвин Шредингер, именем которого названо основное уравнение квантовой механики, Нобелевский лауреат, в 1938 г. покинул родину и переехал в столицу Ирландии — Дублин. Хотя он не был евреем и не подвергался гонениям в Австрии и Германии, его отталкивал  нацизм. Поэтому он принял приглашение президента Ирландии И. де Валера возглавить Школу теоретической физики Института высших исследований в Дублине. Авторитет Шредингера в физике был исключительно высок. По свидетельству У.Мура [11], биографа Э.Шредингера, к 1960 г. число публикаций, в которых использовалось уравнение Шредингера, превысило 100 тыс.

Будучи широко образованным человеком, Шредингер не замыкался только на физике: здесь и работа о роли древних греков в современной цивилизации, и книга стихов, и многое другое. Особое место в его научном творчестве занимает небольшая книга «Что такое жизнь? С точки зрения физика», написанная по материалам трех популярных лекций [12], прочитанных в Дублине в феврале 1943 г. на основе «Зеленой тетради». Шредингер был хорошо знаком с авторами этой работы по совместным семинарам физиков-теоретиков (и частично — радиационных генетиков) копенгагенской школы. Это и стало следующим «касанием» создателей великой идеи.

Прежде всего Шредингер развил модель гена-молекулы (модель Дельбрюка, как он ее часто называл):

«Предположим, что по своей структуре ген является гигантской молекулой, которая способна только к дискретным изменениям, сводящимся к перестановке атомов с образованием изомерной молекулы.

Перестановка может коснуться небольшой части гена; возможно огромное число таких различных перестановок. Потенциальные барьеры, разделяющие возможные изомерные конфигурации, должны быть достаточно высокими (по сравнению со средней тепловой энергией атома), чтобы сделать переходы редким событием. Эти редкие события мы будем отождествлять со спонтанными мутациями» [13].

Шредингер обратил внимание, что стабильная структура молекул скорее отвечает кристаллической, чем аморфной. Рассматривая гетерогенную сложную органическую молекулу, Шредингер заключает:

«Мы можем совершенно точно назвать это образование апериодическим кристаллом, или твердым телом, и выразить нашу гипотезу словами: мы полагаем, что ген или, возможно, целая хромосомная нить представляют собой апериодическое твердое тело».

Такая модель допускает экспериментальную проверку. При термоактивационном механизме среднее время изомерного перехода (т.е. мутации) равно

t = «тау»·exp{W/kT},

где W — высота барьера, kT — средняя тепловая энергия атома при температуре T, а «тау»=10-13 — 10-14 соответствует периоду колебаний атомов в системе. Как видно, устойчивость аллеля в сильной степени зависит от температуры T и высоты барьера W. Чем выше W и ниже T, тем он стабильнее.

Действительно, генетики экспериментально установили, что при увеличении температуры «нормальные» аллели мутируют чаще, а скорость мутаций некоторых нестабильных аллелей вообще не меняется. В то же время скорость мутаций, индуцированных рентгеновскими лучами, не зависела от скоростей спонтанных мутаций облучаемых аллелей, т.е. была одинакова как для устойчивых, так и для нестабильных аллелей.

Далее Шредингер сделал еще один принципиальный шаг. Он попытался ответить на вопрос о функциональной роли молекулы-гена и молекулы-хромосомы по отношению к контролируемым ими признакам организма.

» Хромосомы содержат в виде своего рода шифровального кода весь «план» будущего индивидуума и его функционирования в зрелом состоянии. Каждый полный набор хромосом содержит весь шифр .

Но термин шифровальный код, конечно, слишком узок. Хромосомные структуры служат в то же время и инструментом, осуществляющим развитие, которое они же предвещают . Они являются одновременно и архитектором, и строителем .

Как такая крошечная частичка вещества — ядро оплодотворенного яйца — может вместить сложный шифровальный код, включающий в себя все будущее развитие организма? Хорошо упорядоченная ассоциация атомов, наделенная достаточной устойчивостью для длительного хранения своей упорядоченности, представляется единственно мыслимой материальной структурой, в которой разнообразие возможных (изомерных) комбинаций достаточно велико, чтобы заключать в себе сложную систему детерминации в пределах минимального пространства».

Иначе говоря, биологическая сущность гена и хромосомы состоит в том, что они представляют собой молекулярные записи сложной структуры отдельных признаков, онтогенеза и организма в целом. Средства записи — комбинаторика вариантов больших молекул-генов. Таким образом, Шредингер подошел к формулированию информационно-кибернетического подхода в генетике. Конечно, этот первый шаг еще был неконкретным и достаточно фигуральным, метафоричным. Но из него в дальнейшем вырос подход к проблеме кодирования генетической информации.

Наконец, Шредингер делает последний шаг в своей концепции:

«Из общей картины наследственного вещества, нарисованной Дельбрюком, следует, что деятельность живой материи, хотя и основана на законах физики, установленных к настоящему времени, но, по-видимому, подчиняется до сих пор неизвестным другим законам физики, которые, однако, как только они будут открыты, должны составить такую же неотъемлемую часть этой науки, как и первые».

«Жизнь — это упорядоченное и закономерное поведение материи, основанное не только на одной тенденции переходить от упорядоченности к неупорядоченности, но и частично на существовании упорядоченности, которая поддерживается все время».

Говоря иными словами, организм — это макроскопическая упорядоченная система, действующая по детерминированным законам, тогда как его основу составляют макромолекулы (гены, хромосомы исходной зиготы), поведение которых носит квантовый, статистический характер. Казалось бы, второе начало термодинамики (закон возрастания энтропии для изолированных систем) требует, чтобы неупорядоченность нарастала. Энтропия служит мерой хаотичности системы, а ее убывание увеличивает упорядоченность. Однако организмы — не изолированные системы, поэтому они не только сохраняют упорядоченность, но размножают себя и строят в онтогенезе новые макроскопические упорядоченные системы под контролем квантовых молекулярных объектов — генов. Шредингер предполагает, что эта особенность жизни, отличающая ее от всего неживого, возникает на основе действия каких-то новых, не известных физике законов, не менее великих и фундаментальных, чем, например, начала термодинамики.

Согласно развиваемой концепции, живой организм избегает перехода к хаосу за счет питания высоко упорядоченными продуктами. «Он (организм) питается отрицательной энтропией, как бы привлекая на себя ее поток (извне. — В.Р.), чтобы компенсировать этим увеличение энтропии, производимое им в процессе жизни, и таким образом поддерживать себя на постоянном и достаточно низком уровне энтропии .

cпособность «пить упорядоченность» из подходящей среды, по-видимому, связана с присутствием «апериодических твердых тел» — хромосомных молекул».

Для физика такое положение дел кажется чудом: единичная группа атомов, существующая изначально (в зиготе) в единственном экземпляре, влияет на формирование макроскопического признака. Даже в многоклеточном организме (число клеток порядка 1014) число таких групп составляет мизерную долю всего ансамбля. И тогда следует вопрос:

» не напоминают ли они нам отдельные пульты управления, разбросанные по всему организму и осуществляющие связь между собой благодаря общему для них коду?»

И последнее. «Апериодический кристалл» — ген, хромосома — способен формировать «порядок из порядка», точнее — распространять уже имеющийся в нем порядок на новые массы вещества. Фактически это похоже на апериодическую кристаллизацию, порожденную исходной молекулой-геном. В более умозрительной форме этот принцип отмечал еще Кольцов. Генетически это прообраз механизма удвоения хромосомы-молекулы.

Таким образом, Шредингер излагает хотя и недетализированную, но достаточно последовательную картину физических явлений, которые могли бы составить основу генетических механизмов. Среди наиболее значительных выводов, как теперь ясно, — представления о гене и хромосоме как о молекулярных записях информации (шифровальном коде), контролирующих формирование макроскопических признаков организма путем управления. Иначе говоря, так возник информационно-кибернетический подход в генетике. Согласно этой концепции гены обладают «квантовой» стабильностью и воспроизводятся путем «кристаллизации» с участием затравки — предыдущего «апериодического кристалла» — гена.

Книга Шредингера имела огромное влияние на дальнейший ход событий. Из уст признанного всеми ученого молодое поколение физиков узнало о возможной реальности новых фундаментальных законов физики. Молодежь, ряды которой пополнились после окончания войны, замерла от искушения. Большинство выбрало путь в биологию и усвоили идею «шифровального кода» и гена-молекулы. Среди тех, на чьи судьбы повлияли идеи Шредингера, были Ф.Крик, Дж.Уотсон, М.Уилкинс, С.Бензер, Г.Стент, Дж.Ледерберг и сотни других. Это «касание» гения было массовым. Имена Тимофеева-Ресовского и Дельбрюка стали широко известны англоязычному миру науки. У нас книга впервые была переведена и издана в 1947 г., но вскоре запрещена вместе со всей генетикой в годы лысенковщины. Только после 1955 г. идеи Шредингера стали публично обсуждаться в советской физической и биологической науке. Однако за это время наука уже заметно ушла вперед, и на повестку дня встали следующие проблемы: генетический код, генетические процессы, молекулярная кибернетика и т.д., в решении которых советские ученые уже смогли принять посильное участие.

Через 20 лет, подводя первые итоги развития молекулярной биологии и генетики, Г.Стент отметил: «Вторжение этих людей (физиков. — В.Р.) в генетику и родственные ей области биологии в 40-х годах произвело в этой науке революцию, которая, когда пыль рассеялась, оставила в качестве своего наследия молекулярную биологию . Увы, физики были обмануты в своих надеждах. Никаких «других законов физики» на этом пути не обнаружилось чтобы понять как функционирует наследственное вещество, нужно, по-видимому, лишь понимать, как разрываются и образуются водородные связи» [14].

Действительно, на этом пути не подтвердились многие ранние идеи Дельбрюка и Шредингера [15]. Стабильность генов обеспечивается не столько их квантовым характером, сколько существованием мощных молекулярных систем репарации повреждений ДНК, действующих на основе дублирования генетической информации (двойная цепь ДНК, диплоидность хромосом, дублирование генов и др.). Температурные зависимости скоростей мутаций, найденные у дрозофилы, относятся не к генам, а к ассоциированным ферментам. Механизмы многих мутаций связаны не с изменениями конформации гена (ДНК), а с внедрениями в нее мобильных генетических элементов.

Но тем не менее, дело было сделано. Идея молекулы-гена подтвердилась, но не для белков, а для ДНК, и на более сложном уровне, где роль мономеров-символов молекулярного кода играют не атомы, а нуклеотиды. Молекулярная биология и генетика с самого начала приобрели информационно-кибернетическую окраску. Центральные проблемы этих наук и решались в рамках этого подхода: генетическая информация, ген как единица информации, генетический код, матричная РНК-посредник, регуляторные гены, управление функцией генов и т.д. [16].

 

Вместо негэнтропии обычно пользуются «свободной энергией», чаще не Гельмгольца, а энергию Гиббса, также меру максимальной работы, но только над внешними телами, исключая среду: , где  —Энергия Гиббса

Герман фон Гельмгольц, немецкий врач и физик, в 1882 году в лекции под названием «о термодинамике химических процессов».[1] ИЮПАК рекомендует букву А, а также использование имени Гельмгольца энергии.[2] в физикеФ — называют функцией ГельмгольцаГельмгольца свободная энергия, или просто свободная энергия (не путать с Гиббс свободная энергия и свободная энтальпия в качестве меры, как термодинамический потенциал, особенно в области химии, это неудобно для приложений не при постоянном давлении. Например, в вв исследования, Гельмгольц свободная энергия часто используется, поскольку взрывных реакций по своей природе вызывают изменения давления; для определения фундаментальных уравнений состояния чистых веществ; с частными производными, чтобы определить все остальные термодинамические свойства вещества. См., например, уравнения состояния для воды, как дано формул iapws в формуляции iapws-95 ;  для обучения autoencoders на основе минимальное описание длина (MDL) в принципе». «какой именно форме Гельмгольца свободная энергия».

В физической химии, 7-е издание, Питер Аткинс (Atkins; 1940 — химик, бывший профессор химии Линкольн-колледжа Оксфора. Автор множества популярных учебников как «Физическая химия», «Неорганическая химия» и «Молекулярная квантовая механика».

был почетным доктором им. д. и. Менделеева в Москве и Казанского государственного технологического университета, членом Совета Королевского общества и Королевского общества химии, председателем учредительного комитета ИЮПАК по химии Комитет образования

атеист на темы гуманизма и несовместимости религии с наукой, почетным членом Национального секулярного общества участвовал в дебатах с такими верующими учёными, как Алистер МакгратУильям Лейн Крейг и Ричард Суинбёрн, в 2008 году документальный фильм изгнанные: интеллект не позволил, рассказал Корр Бен Стайн , что религия была «фантазия», и «совершенно пустых без поясняющих текстов. Это тоже зло».[9] в телевизионной панели о науке и религии Ричард Докинз и Ричард Суинберн попытался объяснить Холокост как божий способ дать евреям возможность быть отважным и благородным, Аткинс зарычал: «сгорите в аду».[10] В 2007 г описан Колин Tudge в статье в «Гардиан» как ненаучные и ‘более жестко, чем Докинза, сознательно игнорируя Питер Медавар— знаменитая поговорка, что «наука-это искусство растворяется».[11]

Университетские учебники

  • Эткинс, Питер У.; Саймонс, М. С. Р. (1967). Строение неорганических радикалов. Амстердам, Нью-Йорк: Паб «Эльзевир». Ко. ОКЛК 543225.
  • Эткинс, Питер У. (1991). Кванты: Справочник понятий (2-е изд.). Нью-Йорк: Оксфорд Юниверсити Пресс. ИСБН 978-0-19-855573-5.
  • Эткинс, Питер У. (1995). Периодические Королевство: путешествие в страну химических элементов. Нью-Йорк: BasicBooks. ИСБН 978-0-7881-5518-5.
  • Эткинс, Питер У.; Фридман, Рональд (2005). Молекулярная квантовая механика (4-е изд.). Оксфорд Юниверсити ПрессИСБН 0-19-927498-3.
  • Эткинс, Питер У.; де Паула, Хулио; Фридман, Рональд (2009). Кванты, вещество, и изменение: молекулярном подход к физической химии. Нью-Йорк: У. ФрименИСБН 978-0-7167-6117-4.
  • Эткинс, Питер У.; Шрайвер Д. Ф. (2010). Неорганическая Химия (5-е изд.). В. Х. ФрименИСБН 978-1-4292-1820-7.
  • Эткинс, Питер У.; Джонс, Лоретта (2010). Химические принципы: стремление к проницательности (5-е изд.). Нью-Йорк: У. ФрименИСБН 978-1-4292-1955-6.
  • Эткинс, Питер У.; де Паула, Хулио (2010). Физическая Химия (9-е изд.). Оксфорд Юниверсити Пресс (2011). Физическая химия для наук о жизни (2-е изд.). В. Х. Фримен И Компания.

С 1991 женат на английской писательнице и учёном Сьюзен Гринфилд (впоследствии баронесса Гринфилд), развелись в 2005, в 2008  женился на Патрисии-Жан Nobes (Бренд девичестве).

«Порядок и беспорядок в природе» / The Second Law (1984) «Молекулы» / Atkins’ Molecules (1987)«Десять великих идей науки. Как устроен наш мир» / Galileo’s Finger: The Ten Great Ideas of Science (2003)  Эткинс на сайте Элементы

(Gibbs18391903, см. уравнения Гиббса — Гельмгольцауравнения Гиббса — Дюгема, лемма Гиббса, треугольник Гиббса — Розебома,  парадокс Гиббсаправило фаз Гиббса, и др. Он разработал так называемые энтропийные диаграммы, в технической термодинамике, показал (1871—1873 гг.), что трёхмерные диаграммы позволяют представить все термодинамические свойства вещества[2].

В 1873 году, в 34 года, в вестнике Академии Коннектикута  «Графические методы в термодинамике флюидов», а вторая — «Метод геометрического представления термодинамических свойств веществ с помощью поверхностей»-   начало геометрической термодинамике[2]. В 1876 и 1878  «О равновесии в гетерогенных системах», заложил основы химической термодинамики, в частности, разработал общую теорию термодинамического равновесия и метод термодинамических потенциалов, сформулировал (1875 г.) правило фаз, построил общую теорию поверхностных явлений, получил уравнение, устанавливающее связь между внутренней энергией термодинамической системы и термодинамическими потенциалами[2].

При обсуждении химически однородных сред  равновесия, если его энтропия не может быть увеличена при постоянной энергии. В эпиграфе третьей статьи  выражение Клаузиуса«Die Energie der Welt ist constant. Die Entropie der Welt strebt einem Maximum zu», что означает «Энергия мира постоянна. Энтропия мира стремится к максимальной», условие равновесия, вытекающее из двух законов термодинамики, имеет универсальное применение, аккуратно снимая одно ограничение за другим, прежде всего то, что вещество должно быть химически гомогенным. расширения геометрии трёхмерного пространства на n-мерное, В 1891 труды Гиббса были переведены на немецкий профессором Оствальдом[8], а в 1899 г. — на французский благодаря старанию Г. Роя и по А. Ле Шателье[9][10] знаменовало образование новой ветви химической науки (M. Le Chetelier), по значимости сравнимой с трудами Лавуазье. Правило фаз помогало классифицировать и объяснить логическим образом сложные экспериментальные факты, с помощью теории катализа, твердых растворов, осмотического давления, было показано, что множество фактов, ранее казавшихся непонятными и едва ли поддававшихся объяснению, на самом деле, просты для понимания и являются следствиями фундаментальных законов термодинамики. При обсуждении многокомпонентных систем, где одни составляющие присутствуют в очень малых количествах (разбавленные растворы), фундаментальный закон позже открыл Вант-Гофф. следствие закона Генри для смеси газов, однако гораздо более широко примен.

В 1901 г. удостоен высшей награды международного научного сообщества того времени каждый год только одному учёному — Медали Копли Лондонского королевского общества  «первым, кто применил второй закон термодинамики для всестороннего рассмотрения соотношения между химической, электрической и тепловой энергией и способностью к совершению работы»[3]. голландец Я. Д. Ван-дер-Ваальс в своей Нобелевской лекции 1910 г. отметил влияние на его работу гиббсовских уравнений состояния. как и Макс Планк, Н-18, в 1900 г. его квантовой теории базировался на термодинамике Р. Клаузиуса,  Л. Больцмана и Гиббса: «будет причислен к самым известным физикам-теоретикам всех времён…». Гильберт Н. Льюис и Мерле Рэндалл (англ.) использовали и расширили разработанную Гиббсом теорию химической термодинамики в 1923 г. в  «Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances» одним из фундаментальных учебников по химической термодинамике, их Уильям Джиок  в 1934 г. стал профессором химии в Беркли, а в 1949 г. Нобелевским за свои криохимические исследования, использовавшие третий закон термодинамики. Используя линейный векторный анализ Гиббса, Говард Скотт разработал исчисление и модуль размерности, которые позволили ему предложить оптимизированные решения для промышленных задач, в 1920-х рассмотрел полностью автоматизированный завод, интегрированные системы перевозки, коммуникации, электрические сети передачи и результат планирования жизненного цикла в контексте учета экономических потребностей вместо того, что группа назвала системой цен, или денежно-кредитным основанием[16]. Работы Гиббса оказали существенное влияние на формирование взглядов Ирвинга Фишера — экономиста, имевшего степень доктора философии в Йеле.

С 1923 года проводится Гиббсовская лекция.В 1945 г. Йельский университет в честь Дж. Уилларда Гиббса ввёл в обиход звание профессора теоретической химии, сохранявшееся до 1973 г. за Ларсом Онзагером (лауреатом Нобелевской Ратгерский университет имеет профессорство им. Дж. Уилларда Гиббса в области термомеханики, числящееся в настоящее время за Бернардом Д. Коулменом[17]. 4 мая 2005  выпустила серию почтовых марок, с портретами Гиббса, Джона фон НейманаБарбары Мак-Клинток и Ричарда Фейнмана.

См. Термодинамическая работапотенциалы)

 

 

 

с издательством Corpus книги российского химика Ильи Леенсона «Язык химии. Этимология химических названий» об истории химии, значении известных …связь между валентностью и «Евгением Онегиным», между газом и хаосом, хиральностью и хиромантией, минералом александритом и семьей Романовых, что сквалан связан с акулой, фаззибол – с пухом, фелицен – с кошкой, а бульвален – с пузырем. 

ВСЕ О… НАУКЕ И УЧЕНЫХ — Папа римский …Глава Римско-католической церкви Франциск признал теорию эволюции и большого взрыва, выступая на собрании Папской академии наук. «Большой взрыв, который сегодня считается началом мира, не противоречит вмешательству божественного создателя, а скорее нуждается в нем. Эволюция в природе не противоречит понятию сотворения, потому что эволюция требует создания существ, которые развиваются», —  признавали папы и ранее, но Франциск впервые высказал столь конкретную позицию.

Принцип работы сайта experiment.com : рассказываете о своем проекте, а желающие помочь переводят деньги (что продлевает жизнь… биодобавки, устойчивости к засухе, выделяют ли грибы от токсичных …обезвреживающие вещества. Настоящее интернет-пособие по биологии …Готовы начать свой собственный проект? с crowdfunders.С Нашим Руководством Исследователя

дополнительные гранты для задач Смотреть Все

ГРАНТ ПРОЕКТЫ ОБЕЩАЛИ ПОКРОВИТЕЛИ ПРИЗ ЗАПУЩЕН
Картографии и Картирования
13 проектов
$9,291 118 $500 Января 2017 года
Психическое Здоровье
15 проектов
$24,512 194 $500 Января 2017 года
Нищеты и развития
7 проектов
$6,573 76 $500 Января 2017 года
Мусор, устойчивости и окружающей среды
8 проектов
$9,133 79 $500 Января 2017 года
Политология
6 проекты
$1,859 27 $500 Января 2017 года
Общественного Здравоохранения
18 проектов
$15,834 242 $500 Января 2017 года
Эволюция
8 проектов
$9,366 120 $500 Янв
Эко  6 проектов
$2,278 53 $500 Декабря 2016 года
Упражнения Исследования
7 проектов
$9,275 148 $500 Ноябрь 2016
Отрочество
13 проектов
$17,710 241 $500 Ноябрь 2016
Пчелы
13 проектов
$16,997 236 $500 Ноябрь 2016
Подземных вод и пещер
12 проектов
$24,905 413 $500 Ноябрь 2016
Зоопарки
13 проектов
$45,658 1075 $1,000 Ноябрь 2016
Орнитология
27 проектов
$66,890 807 $500 Октябрь 2016
Пресноводные Науки
10 проектов
$13,814 304 $500 Октябрь 2016
Археология
11 проектов
$22,184 326 $1,000 Октябрь 2016
Грибы
8 проектов
$17,259 261 $500 Октябрь 2016
Паукообразные
9 проекты
$26,141 475 $500 Октябрь 2016
Ботаники
9 проекты
$8,786 111 $500 Сентябрь 2016

для проекта «Ищем генетическую разгадку аутизма для семьи из троих человек»  собрали $1750, опубликовать еще $2500, но скорее решает эго-центризм ПЭК- Пиаже…

С помощью мобильных датчиков для измерения сна в качестве Биомаркера развития головного мозга у новорожденных — идеальное время для изучения ритмов мозга во время сна  первого года жизни, детей…Сью Петерс

Мозговые волны во время сна-это окно с ранним маркером психических расстройств и ухудшением состояния мозга…Бенджамин Yetton  Калифорнийского университета в   Может продление сна улучшение когнитивных функций у детей с СДВГ?Аманда CremoneАманда Cremone  Университет штата Массачусетс Амхерст

StarScaffold — Создание Более Нескольких Белковых Структур -fold леса белка, для связи с другими протеинами … технологическая Платформа…

о Скорине и скорняках,  Шкурный интерес «ДЖИ-Групп» Рамиль Рахматуллин об использовании технологии биокожи 5.5.15…

—  несырьевого

 

биопластическим материалам мы присвоили шифр «Биокожа», на основе структурированной формы гиалуроновой кислоты…. лечения ран, полученных вследствие травм, ожогов и трофических язв, бесперевязочным способом, выполняя базовые функции натурального аналога: защищает от инфекции, потери влаги, осуществляет газообмен и стимулирует в итоге скорейшее заживление. .. позволяет избежать болезненных перевязок и смены материала, что особенно важно при обширных ожогах…для ожоговых центров и хирургических отделений больниц. С разрешения Росздравнадзора мы запускаем второе поколение биокожи — гистоэквивалент-биопластический материал G-DERM, по заживлению и совместимостью с клеточными технологиям, на нем можно будет «растить» клетки человека и получать новые ткани и органы...нехимическим способом: удалось найти режимы активации внутренних химических связей в макромолекуле, которые играют роль сшивок, позволяющих в итоге получить эластичный материал с собственной адгезией (прилипанием).

В этом и есть принципиальное отличие от лучших западных аналогов, которые получаются методом тонкого биоорганического синтеза. Кроме того, ближайший аналог надо хотя бы раз менять в ране, то есть делать рискованную перевязку.Идея нехимического структурирования гидроколлоида гиалуроновой кислоты возникла у меня в процессе выполнения диссертационного исследования, тема которого изначально была выбрана из категории трудновыполнимых, малоизученных направлений. уже десять патентов РФ и оформлены две международные заявки на патенты в странах Евросоюза, США, Канады и Китая.В 2013 году мы переживали «всплеск» заявочной активности по итогам поисковых НИР и оформили 12 заявок на изобретения. защищены перспективные рецептуры безынъекционной мезотерапии с деструктурированной гиалуроновой кислотой и пептидным комплексом,  методики с косметической кожей, мед- регенеративной биопластики покровных тканей, эндоскопического лечения язвенной болезни желудка и новые технологии с гистоэквивалент-биопластическим материалом, с клеточными технологиями и тканевой инженерией на основе нашей матрицы…коммерциализации «косметология G-DERM» … биотехнологический стартап, по меркам отрасли мы делаем первые шаги, находимся в Первом городском бизнес-инкубаторе Петербурга как в «теплице». ..увеличения продуктового портфеля и экспансии на рынок. Для опытно-промышленного производства была поддержка федерального Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Запустить же серийное производство нам помогли частные инвестиции.— Производственный цикл является многоступенчатым, длится почти сутки. ..структурирования макромолекул гиалуроновой кислоты и молекулярной сварки отдельных ее цепей с получением пластического материала….отечественные разработки базируются на технологиях работы с животными белками (коллагеном). В Европе и США давно …клеточных). На мировом рынке присутствует около 20 брендов биопластических материалов. биокожа G-DERM не меняется в ране и полностью рассасывается по мере ее заживления. фактически является полным аналогом кожи человека. — единственный материал в мире, который способен прилипать к слизистой желудка в кислой среде и при наличии пищеварительных ферментов, а значит, подходит не только для терапии наружных кожных покровов, но и для лечения внутренних органов. в 22 раза дешевле самого доступного зарубежного аналога.

И.Афанасов с гибким графитом и полимерными нановолокнами из хитозана

 

(панцирей членистоногих) патент на способ получения их в 55 млн рублей сделал основой бизнеса…Патент — на  новый промышленный образец,  внешний облик изделия — форму, конфигурацию, орнамент- дизайнера, — Изобретение — техническое решение к продукту или способу, — полезная модель —  к устройству (ст. 1350-51 ГК РФ). Оценив ИС как вклад в уставный капитал компании, «Наполи» — производитель линейки биорезорбируемых (рассасывающихся) перевязочных средств, привлек частного партнера — лидера российского рынка в сегменте современных перевязочных материалов ООО «Биотекфарм» и инвестиционный фонд — ФПИ Российской венчурной компании. Сделав продажи, на фармацевтике через развитую партнерскую сеть дистрибуции, можно найти своих потребителей, расширить спектр услуг и открыть интернет-магазин. … в Научном парке МГУ на программе «Формула Биотех»… биотехнологический бизнес «приносит» свои реальные проблемы и верифицирует предложенные выпускниками и студентами вузов, дает понять производственные и торговые цепочки, а также сформировать пул контактов, начать тестировать рынок и развивать потребителей. Просто спросите у целевого потребителя: купит ли он ваш продукт, по какой цене, если нет — что нужно изменить. А параллельно вы будете дорабатывать продукт в лаборатории…вуза или возьмете помещение в аренду…перестроить всю систему мышления, изменить привычный …приобрести новые личностные качества. Ученый — часто интроверт, человек, склонный к индивидуальному, размеренному труду. Предпринимателю же мало много знать и уметь думать. Для него главное — действовать! Исследовать особенности рынка, выбираться из бюрократических ям, строить отношения с госорганами, общаться с партнерами и клиентами, строить свою команду, создавать и развивать свой бренд.

 

 

«Вспомнить все» Александр Македонский знал все свое войско — 30 тысяч солдат — в лицо. Оноре де Бальзак…13.5.14

Предсказание 4Н – 4(Н3+3Н2Н’+HH’H” )=20 АК, списка, по Крику в Автобио-1968:

Гамов пришел к Mr.Tompkins learns the facts оf life (Lond.: Саmbridge University Press, 1953, 88 р.), с будущей женой, генкодом и числами (Possible relation between DNA and the protein structures/ / Nature. 173, Р. 318, Numerology of polypeptide chains//Science. 120, Nov. 12) от макромира, вращения и расширения Вселенной с 1946 г. (Rotating universe?/ / Nature. — У. 158, Sept. 13.  — Р. 549) с Р.Алфером, приписав Бете, Expanding Universe and the origin оf elements), популярной Опе, two, three …  infinity…), с ? происхождения элементов (The origin оf chemiсаl elements- 1948), относительности и конца физики (Аnу physiсs tomorrow? и Near the end?/ / Time. — 1949. — У. 53). От вращения — turbulenсе-52,  formation of protogalaxies in  the  turbulent primordial gas/Turbulent origin of galaxies/РNAS- 1954,  The physics  of  the expanding Universe /Symposium оп information  theory  in biology, 1956) с нумерологией, Possible mathematical relation,  и статистикой белков с РНК он через топологию (Topological properties of coiled hеliсаl system) дает информацию (Information transfer in the living cell //Sci.Am.1955, Oct., с А. Ричем и М. Икасом, — Проблема передачи информации от нуклеиновых кислот к белкам/ /  Вопросы биофизики: Пер. с анrл.  под ред.  проф. Г.М.Франка.· — М.: ИЛ, 1957. — С. 205 — 263.

Из этой топологии, м.б.письма с полостью Гамова, Topological properties …в 1954 следовала «Занимательная математика» (с М. Штерном Puzzle-Math. Draw. -Lond.; N.Y.: 1958, 199 р.), после Numerology … и  Possible mathematical relation …, с Мебиусом в био- вставив в Mr.Tompkins learns the facts оf life,  вопросы происхождения всего (Origin оf proto galaxies, Start of things? Matter, Farth and sky, The principle of uncertainty/ / Scientific American. — 1958. — Jan. и The creation of the Univeгse, с М. Икасом. The cryptographic approach  to the  protein synthesis и The exclusion principle / /  Scientific  American.-1959. — July., с Дж. Клевелэндом). Physics: Foundations and frontiers.- N. У.:Prentice-Hal!,1960,  Niels Bohr:Zum 75. Biography of physics:

Био-физика 1961 г. связывает негэнтропию, энергетику и «супер-симметрию» 3м воронок Мебиуса-Гамова: с В. Бриттином — Negative entropy and photosynthesis/ /  Proc. Nat. Acad. Sci. USA.-1961.- УА7 — Р. 724 — 727. и The heart оп the other side/ / University of Colorado Literary Magazine. — Spring 1961. — У. 72.

От суперсимметрии к гравитации-62 Gravity: Classic and modern views. и The physical sciences  and technology, А planet called Earth: А biographical — путь к 63 био-жизни: The origin of the life/ /Trans.  of the Bose Research Institute Calcutta. — 1963. — У. 24. What is life?  Trans.of the Bose Research Institute, Calcutta. — 1963. — У. 24.

1965-66: «Cosmogony» и Cosmological theories  of the origin  of  chemical elements / /  Perspectives  in  modern physics, Essays in  honor of H.A.Bethe.-N.Y.: 1966.- может, помогло тому получить нобелевскую 1967 г. вместо Гамова?

Последняя книга, с М. Икасом. Мг. Tompkins inside himself: Adventures in the new biology/ With ill.  G.Gamow. — N.Y.: The Viking Press, 1967, 274 р.

и последние идеи- био Surface tension and the contraction  of  muscles/ / Proc.Nat.Acad.Sci. USA. — 1967. — V. 57. — Р. 187.- между Does gravity change with time? / Electricity, gravity  and  cosmology / Variability of elementary charge and  quasistellar objects/ Нistory of the Universe and two  letters  to  РЫl / / Science. — 1967. — У. 158. — Р. 766.— Nov. 10.  — Р.  766 — 769. Case оf the vanished correlation in statistics  оf quasistellar  objects / /  Nature. — 1967. — V. 216, Nov. 4.  — Р. 461  — 462.

с Р.Алфером и Р.Херманом  Thermal’ cosmic radiation and the formation о! protogalaxies/ /Ргос. Nat.Acad.Sci. USA.-1967.- V. 58.-Р.  2179 — 2186. Observational properties  of the  homogeneous  and isotropic expanding Universe / /  Phys. Rev. Letters. — 1968. — У. 20, June 3. — Р. 1310 — 1312.

Комбинаторные принципы в генетике/ / Прикладная комбинаторная математика: Сб. статей под ред. Э. Беккенбаха;  Пер. с англ. под ред.  М.Е. деза. — М.: Мир, 1968. — С. 289 — З08. Naming the units/ /  Nature.-1968.-V. 219, Aug. 17. — Р.  765

Последние с Р.Алфером: А possible  relation  between cosrnological quantities and  the characteristics of elernentary particles/ Numerology of the constants of nature/  Ргос. Nat. Acad. Sci. USA. -1968. — У. 61.  — Р.  363 — 366.- У. 58.У. 59. — Р. 313.- У. 61. — Р.  263. 202.

Оn the origin  of galaxies / /  Properties  of matter under unusual conditions. Е. Teller  60th  birthday volurne. — N.Y.: John Wiley and Sons,  Interscience Publishers, 1968. Basic principles of the new rnechanics/ /Science Мопthly.  — У. 51.

Му world line: Ап inforrnal  autobiography. — N. У.: The Viking Press. — 1970. -посмертно.

Мистер Томпкинс внутри самого себя Соавтор: Ичас Мартинас

 — заключительная часть в трилогии Гамова о скромном банковском служащем, с энтузиазмом изучающем достижения современной науки.Две первые части трилогии — «Мистер Томпкинс в Стране Чудес» и «Мистер Томпкинс исследует атом»…. невероятные приключения внутри своего собственного организма, раскрывая перед читателем захватывающую картину достижений современной биологической науки и затрагивает множество важных проблем, над решением которых работают современные ученые…напоминающих выдающих ученых настоящего и прошлого науки Сент-Дьердьи, Дарвина, Мортана, Павлова и самого Гамова!

Далее » Математические головоломки Соавтор: Марвин Стерн Каждая задача изложена в форме короткой истории. На русском языке книга впервые была опубликована в 2001 году под названием «Занимательная математика».