Семиотика генетического кода

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«САРАТОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ Н. Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

На тему 
Семиотика генетического кода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент 1 курса 161 группы

Факультет психолого-педагогического и специального образования

Кузнецов Вячеслав Викторович

                                                 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение

Код

Генетический  код

Триплетность

Вырожденность

Универсальность 

Неперекрываемость

Естественные  «коды»

Биосемиотика

 

Заключение

 

Введение

Код - это образ информации. И информационный процесс не может происходить, если в информационной системе  нет такого элемента, как код.

Своё отношение к объекту, например к собеседнику, человек может передать различными способами: сообщением, взглядом, жестом, мимикой, т.е. с помощью различных систем кодов. Само сообщение может, в свою очередь, также принимать различные образы. Сообщению "красивый" украинец поставит в соответствие образ "гарный", англичанин - "beautiful". Представитель такой профессии, как связист - набором тире и точек, а Штирлиц - самым непостижимым образом.

Если передача информации происходит в виде сообщения, то каждая система кодов - это знаковая система, иначе говоря - язык, который имеет свой алфавит, правила грамматики и т.д. Другое дело, что языки могут быть естественными (русский, английский и т.д.) или формальными (азбука Морзе, языки программирования, системы счисления, нотная азбука и т.д.). Принципиальное отличие их в том, что синтаксис естественных языков допускает исключения из правил, а в формальных - такие исключения недопустимы.

В связи с этим, рассмотрим способы передачи информации на генетическом уровне, на основе клетки; и в других семиотических системах и направлениях – зоосемиотика, язык, математическая формула, паралингвистика и т.д. Установим фактическое использование кода, как семиотического средства, во всех простейших и сложных знаковых системах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Генетический  код

 

Генетический  код - это также соответствие одной  знаковой системы (последовательность нуклеотидов в ДНК и РНК) другой (последовательность аминокислот в  белке).

Как пользоваться таблицей генетического кода?

 

Таблица генетического  кода

 

	2nd
1st	T	C	A	G	3rd
T	F Phe	S Ser	Y Tyr	C Cys	T
	F Phe	S Ser	Y Tyr	C Cys	C
	L Leu	S Ser	Ter	Ter	A
	L Leu	S Ser	Ter	W Trp	G
C	L Leu	P Pro	H His	R Arg	T
	L Leu	P Pro	H His	R Arg	C
	L Leu	P Pro	Q Gln	R Arg	A
	L Leu	P Pro	Q Gln	R Arg	G
A	I Ile	T Thr	N Asn	S Ser	T
	I Ile	T Thr	N Asn	S Ser	C
	I Ile	T Thr	K Lys	R Arg	A
	M Met	T Thr	K Lys	R Arg	G
G	V Val	A Ala	D Asp	G Gly	T
	V Val	A Ala	D Asp	G Gly	C
	V Val	A Ala	E Glu	G Gly	A
	V Val	A Ala	E Glu	G Gly	G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Например, есть фрагмент ДНК с такой последовательностью  нуклеотидов:     

 A T G T C C G G A A C C

Первый триплет нуклеотидов (A T G) кодирует:

1. Смотрим столбец 1st, находим A, получаем широкую строку с четырьмя подстроками (третья).

2. Среди столбцов для второго нуклеотида (2nd) находим нужный (T); на пересечении найденных ячейка с 4 аминокислотами.

3. Конкретную аминокислоту находим при помощи правого столбца (3rd), в широкой строке, найденной в п.1, выбираем нужный из 4 нуклеотидов (G) и получаем узкую подстроку, на пересечении со столбцом (п.2) - искомая аминокислота (Met, Метионин).

Аминокислоты			Нуклеотиды
Глицин	G	Gly	A	Аденин
Аланин	A	Ala	T	Тимин
Валин	V	Val	G	Гуанин
Лейцин	L	Leu	C	Цитозин
Изолейцин	I	Ile
Серин	S	Ser
Треонин	T	Thr
Тирозин	Y	Tyr
Цистеин	C	Cys
Метионин	M	Met
Аспарагиновая кислота	D	Asp
Аспарагин	N	Asn
Глутаминовая кислота	E	Glu
Глутамин	Q	Gln
Аргинин	R	Arg
Лизин	K	Lys
Гистидин	H	His
Фенилаланин	F	Phe
Триптофан	W	Trp
Пролин	P	Pro

 

Примечание. Таблица генетического кода, представленная на странице имеет один недостаток. Хотя утверждается, что речь идет о ДНК (см.: тимин, а не урацил), на самом деле имеются в виду нуклеотиды информационной РНК. Смысловая нить ДНК, по которой синтезировалась иРНК, комплементарная приводимой. Но т.к. ДНК - двухцепочная молекула, вторая нить ДНК, комплементарная смысловой, имеет ту же последовательность нуклеотидов, что и иРНК:

 

ДНК	комплементарная нить	A T G T C C G G A A C C
	смысловая нить	T A C A G G C C T T G G
иРНК		A U G U C C G G A A C C

 

Свойства генетического  кода

 

Для "перевода" с  языка азотистых оснований нуклеиновых  кислот (ДНК и РНК) на язык белков (последовательность аминокислот в полипептидной цепи) можно воспользоваться Таблицей генетического кода или онлайновой машиной-переводчиком (Translation Machine), созданной в Европейском институте биоинформатитки.

1. Триплетность - каждая аминокислота кодируется тремя нуклеотидами. Три нуклеотида, являющиеся единицей кода, называются триплетом, или кодоном.  
Генетический код не может быть одинарным, т.к. нуклеотидов ДНК всего 4, а аминокислот - 20.

Кодировать аминокислоты двумя нуклеотидами каждую также  недостаточно, т.к. возможно только 4² = 16 вариантов. Следующий логически вариант - кодировать аминокислоту тремя нуклеотидами, т.к. возможно 4³ = 64 варианта.

2. Триплеты не отграничены друг от друга, но есть сочетания нуклеотидов, обозначающих "точку", конец считывания - "стоп-кодоны".

3. Вырожденность - одна аминокислота может кодироваться несколькими разными   триплетами.

Вырожденность является следствием триплетности кода, т.к. четыре нуклеотида, взятые по 3, могут закодировать 4³ = 64 разных объекта, тогда как аминокислот всего 20.

4. Универсальность  - генетический код одинаков для всех живых организмов на Земле, т.е. в клетке любого из существ одинаковая последовательность нуклеотидов будет кодировать ту же аминокислоту. 
Впрочем, правильнее утверждать, что генетический код практически универсален, т.к. в некоторых генетических системах (например, в генах митохондрий и хлоропластов) есть некоторые отличия от стандартного кода, присущего организмам.

5. Неперекрываемость: каждый участок ДНК хранит информацию не более чем об одном белке. Иными словами, если участок ДНК кодирует белок, то не может кодировать (начиная с какого-нибудь другого нуклеотида) другой белок.

Правильнее утверждать, что генетический код практически неперекрываемый, т.к. у вирусов, у которых большое количество информации должно поместиться в небольшом фрагменте, наблюдается двойное, а у фага Х 147 - даже тройное перекрывание (небольшой участок входит одновременно в 3 разных гена).

 

Естественные  «коды»

Биосемиотика

Биосемиотика   -   одно  из  новых понятий биологии,  получившее   достаточно  широкое употребление на рубеже ХХ и ХХI веков. В процессе   интеграции  семиотики и биологии просматривается по меньшей мере три   основных направления. Сопоставление смысла  метаязыковых  понятий и понятий физической       теории    информации,    объяснение    процессов   кодирования   и       развёртывания    биологической    информации   на   биохимическом,       биофизическом,  молекулярно-генетическом  и  клеточном  уровнях  в       семиотическом   контексте   и/или   с  использованием  одноименных       выражений,  которые  в  последние  десятилетия  применяются  как в       семиотике,  так и в естественнных науках  (Р.Якобсон, 1996; K.Kull, 1990, 1993;  A.Sharov,  1992;  J.Hoffmeyer, 1997; В.И.Корогодин, В.Л.Корогодина, 2000).

 Это  направление  названо  Т.А.Себеоком  "эндосемиотическим" (Sebeok ,1976).

Известно,  что  процесс  понимания  текста  предполагает одновременное   уточнение  и  контекста  сообщения,  и  правил кодирования информации.

Новые  цели  биосемиотических  исследований  задают  новые  контексты.   Очевидно,  что  нельзя  требовать  унификации  терминологии, с помощью   которой  обсуждается,  во-первых,  семиотический статус генетического   кода;    во-вторых,    моделирование   знаковых   процессов   в   ходе   взаимодействия живых организмов и среды обитания; в-третьих, создается   объяснительный  принцип,  претендующий  на  звание  новой  парадигмы в   теоретической биологии.

Вопреки  широко  распространенной  точки зрения, которая предполагает,   что  в  понятийном  аппарате  науки  нет места метафорам, существует и   другая  точка  зрения, которая представляется более аргументированной.   Французский   философ   Винсент  Декомб  пишет:  "Каждый  раз,  когда   говорящий  оказывается  перед  лицом  неизвестного,  он  не знает, что   сказать,  поскольку этой неведомой ситуации в коде не соответствует ни   одно   сообщение,  позволяющее довести её  до  другого.  Что значит   говорить?  Если  "что говорить"  означает сказать что-то, что стоит   того, чтобы его сказали, то кто же согласится довольствоваться кодом и

 обозначать  свои  наблюдения  или  свои  желания,  передавая  одно  из   сообщений, которые код держит в резерве? Решение в этом случае состоит   в   передаче   иного   сообщения,  нежели  сообщение,  предусмотренное   соглашением,  заставляя тем самым слова говорить совсем не то, что они   обозначают   в   "сокровищнице  языка" .