Informacja genetyczna – glossariumBITri

1. Formy życia i ich informacje genetyczne

Ogólnie rzecz biorąc, komórki mogą być określone jako minimalna jednostka życia, poprzez ich zdolność do generowania, powielania i przetwarzania informacji. Komórka zawiera różne części, które posiadają określoną funkcję i proces, aby komórka jest maszyną, która może reagować na swoje środowisko i wpływy zewnętrzne. Zdolność do otrzymywania, przetwarzania i tworzenia informacji poprzez powielanie, jak w translacji/ transkrypcji, czyni z komórki w pełni niezależny system, a zatem niezależną formę życia.

Komórki mogą być podzielone na dwa różne typy. Jeden z nich jest najprostszą i najbardziej podstawową koncepcją struktury komórkowej. Jest ona używana przez bakterie i archaea, które były jedynymi formami życia na Ziemi, dopóki w procesie ewolucji nie pojawiły się bardziej rozwinięte komórki. Komórki te nazywane są komórkami prokariotycznymi, podczas gdy pozostałe to komórki eukariotyczne, które dziedziczą bardziej złożoną strukturę komórkową. Główną różnicą między tymi dwoma typami komórek jest struktura i forma przechowywania informacji. W komórce prokariotycznej informacja, w terminologii biologicznej nazywana DNA, przechowywana jest w postaci złożonej struktury, która pływa po komórce w gęstych nawiniętych łańcuchach. Z drugiej strony, komórka eukariotyczna posiada jądro, zwane jąderkiem, w którym DNA jest przechowywane do dalszego wykorzystania. DNA jest owinięte wokół białek, zwanych histonami. Struktura jądra jest dziurawa, więc pewne fragmenty mogą opuścić jego obręb przez otwory w błonie jądra.

2. DNA- struktura i funkcjonalność

DNA isa short term for desoxyribonucleic acid. DNA opisuje strukturę informacji genetycznej, która jest oparta na polinukleotydzie. Polinukleotyd opisuje długi ciąg nukleotydów, który jest taki sam we wszystkich żywych komórkach, zarówno ineukariotów, jak i prokariotów. Każdy nukleotyd oparty jest na jednej z czterech nukleobaz: Adenina, Cytozyna; Tymina i Guanina. Dwie zasady są komplementarne względem siebie, adenina względem tyminy i guanina względem cytozyny, a sekwencje komplementarnych nukleobaz mogą tworzyć pewną strukturę. Sam nukleotyd składa się z cząsteczki fosfatu, cząsteczki cukru i nukleobazy. Poszczególne nukleobazy połączone są silnymi wiązaniami wodorowymi, które nadają DNA pewną elastyczność przy jednoczesnym zachowaniu ustalonej sekwencji nukleobaz. W jądrze komórkowym DNA jest dostępne w formie podwójnej helisy, aby zajmować mniej miejsca, gdy jest zwinięte w ciasną kulę w centrum jądra (Lara, 2009). Według Lary, każdy nukleotyd może utworzyć „asocjację głowa-ogon z dowolnym innym nukleotydem” na ich 5` i 3´ końcu. Oznacza to, że każdy nukleotyd ma określoną strukturę z dwoma różnymi końcami, które mogą oddziaływać i łączyć się z innymi nukleotydami. Zjawisko to definiuje sekwencję DNA, która jest niezbędna do wzrostu i rozwoju form życia.

Sekwencja DNA została po raz pierwszy zaszyfrowana przez naukowców Jamesa Deweya Watsona i Francisa Cricka. Z ich odkrycia sekwencji DNA, zwany również „Uniwersalność kodu genetycznego”, ostrość przesunęła się z chemii za DNA do kodowania DNA przez nukleobaz i struktury molekularnej informacji w komórce (Lyre, 2002).

Sekwencja DNA jest używana do przechowywania informacji o budowie białek i innych funkcji operacyjnych komórki. Poprzez transkrypcję i translację informacje te mogą być powielane i odczytywane w celu skonstruowania nowych białek w komórce.

3. Proces powielania informacji w biologii

Komórki mają zdolność do powielania białek, poprzez translację, w celu wsparcia przetrwania komórki w długim okresie czasu. Białka są oparte na aminokwasów i każde białko jest distinguishby jego wykorzystania i funkcji. Komórka sama w sobie jest podzielona na dwa różnecompartments. Cytoplazma otacza wszystkie części wnętrza komórki andthese części mogą swobodnie unosić się w powietrzu dzięki ograniczeniu ścian komórkowych. W przeciwieństwie do tego, jądro ma okrągły kształt i zawiera DNA komórki, jak również sprzęt, który zarządza tym przechowywanym informacji. Nawet aktywacja i blokada pewnych sekwencji nukleotydów może być osiągnięta za pomocą tego rodzaju wyposażenia (Lara, 2009: 3). Obie części, jądro i cytoplazma, oddzielone są od siebie otoczką jądrową, która fizycznie dzieli poszczególne etapy przepływu informacji wewnątrz komórki. Według Lyre (2003: 91), przetwarzanie informacji składa się z dwóch różnych etapów: transkrypcji i translacji. Ponadto, DNA może być replikowany, aby dopasować potrzebę podziału komórek poprzez growth.

1. Transkrypcja:

The process oftranscription opisuje akt kopiowania sekwencji DNA w bardziej mobilnąformę informacji. Ta forma jest nazywana mRNA, co oznacza messenger ribonucleicacid. Stanowi on połowę wymaganej części oryginalnej struktury helisy nukleotydowej.

Kiedy posłańczy RNA jest w pełni rozwinięty, przemieszcza się przez otwory w ścianie jądra i wchodzi do kolejnego etapu przetwarzania informacji, cytoplazmy.

2. Translacja:

W cytoplazmie odbywa się kolejny etap przetwarzania informacji komórkowej, zwany procesem translacji. MRNA jest teraz floatingfreely w cytoplazmie i białka zwanego rybosomu, dołącza do mRNA i zaczyna dodawać tRNA do pierwszego kodonu mRNA. Istnieją różne tRNA odpowiadające różnym sekwencjom nukleobaz dołączonych do struktury mRNA. Podczas odczytywania sekwencji nukleobaz budowany jest aminokwas i powstaje białko (bioadmin, 2013). Białko to wędruje przez cytoplazmę i zostaje wbudowane w siateczkę komórkową, która oddziela wnętrze komórki od świata zewnętrznego. Once placed inside the mesh, theprotein can start to carry out different functions.

3. Replication:

Akt replikacji DNA jest potrzebny, gdy komórka osiąga pewien rozmiar. DNA jest replikowany togive nową komórkę zestaw informacji do produkcji białek i funkcjonowania w odpowiedni sposób. Po pierwsze, podwójna helisa DNA jest rozdzielona, a podzielone komplementarne nukleobazy są ponownie dopasowane do swoich odpowiedników, aby utrzymać ten sam zestaw sekwencji, a zatem informacji genetycznej podanej przez oryginalnego DNA komórki.

4. Zdolność przechowywania DNA

Aminokwas jest oparty na kodonie, który zawiera trzy nukleobazy. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że istnieją cztery różne możliwości wypełnienia tych trzech gniazd kodonu, to możemy określić złożoność kodonu. Konfiguracji dla jednego kodonu tripletowego jest aż 64, co daje 64 różne kodony. Jeśli weźmiemy ciąg DNA składający się z 100 kodonów, to mamy alternatywne sekwencje. Średnia nukleotydów zawartych w DNA prostej formy życia, na przykład Escherichia coli, wynosi N=. Oznacza to, że jeśli obliczymy, że dla naprzemienności sekwencji oznacza to (Lyre, 2002, str. 94). Te zdolności magazynowania są poza zasięgiem naszej własnej wyobraźni. Nawet dla najprostszych form życia tu na ziemi informacje o procesach i substancjach przechowywanych są zbyt złożone, aby je pojąć.

5. Semantic produkcji białek ifunkcjonalność DNA

Definicja semantyki jest „badanie znaczeń w języku” (Cambridge, 2014), które mogą być stosowane do komórek jako język kodowania DNA i przepływu informacji w interakcji komórkowej. Jak stwierdzono wcześniej, informacja genetyczna jest przechowywana w DNA komórki poprzez kodowanie nukleotydów i kodonów. Theimportance informacji dla komórki jest dekodowanie tej ustalonej sekwencji nukleotydów do generowania aminokwasów i produkcji białek istotnych dla przetrwania samej komórki. Białka te mają jasno określoną funkcję w siatce komórkowej do wymiany składników odżywczych lub podtrzymywania struktury komórkowej. Semantyka samej komórki oparta jest na funkcjonalności dekodowania sekwencji nukleotydów. Kod jest użyteczny tylko wtedy, gdy ustalona funkcjonalność białka jest podana po syntezie i białko funkcjonuje w sposób, do którego zostało zaprojektowane. Lara stwierdza w swoim artykule, że istnieją zewnętrzne regulatory, które „pośredniczą w aktywacji lub braku aktywacji określonych części, które mogą być również regulowane przez czynniki zewnętrzne w stosunku do białka” (Lara, s. 3). Problemem w ramach tej tezy jest złożoność relacji między informacją zapisaną w DNA a jej wpływem na białka. Już istniejące białka umożliwiają DNA totranslacji potrzebnych informacji i budować białka później w procesie.przepływ informacji zatem musi być opisany jako dwukierunkowy i dlatego nie DNA lub białka mogą być postrzegane jako przekaźnik początkowego sygnału translacji kawałki DNA (Lyre, 2002).

6. Sygnały dla DNA-Transkrypcja i przepływ informacji

Jednym z czynników wpływających na przetwarzanie i przechowywanie informacji biologicznej jest sekwencja nukleoidu. Ale oprócz tego, inne właściwości strukturalne DNA mogą być cenione jako kodowanie przechowywania. Konfiguracja elektroniczna w części cząsteczek DNA lub topologiczne, topologia oznacza „badanie tych właściwości form geometrycznych, któreremain niezmienny pod pewnymi transformacjami, jak zginanie lub rozciąganie” (dictionary.com, 2017), właściwości DNA w jego trójwymiarowej strukturze (Lyre, 2002, s. 99). Te funkcjonalne właściwości struktury DNA mogą wpływać na pojemność i sposób kodowania informacji w komórkowym DNA różnych form życia. Zjawisko zwane „junk-DNA” może być również adetermentem tych właściwości poprzez swoją powtarzalność w ogólnym DNA.Wewnątrz samej komórki również istnieją czynniki. Cząsteczki regulatorowe, enzymy i białka strukturalne, które w pewien sposób wpływają na informację biologiczną komórki. Pewne geny ulegają ekspresji w taki sposób, aby określić strukturę uprawianych białek. W procesie transkrypcji, wcześniej wspomniane białka strukturalne mogą aktywować lub dezaktywować pewne rodzaje ekspresji genów w celu zmiany ogólnego składu białka. Struktura białka jest zmieniana poprzez wykorzystanie tej samej części DNA w procesie transkrypcji, ale zmieniając ekspresję genów.

Podobnie jak czynniki wewnątrzkomórkowe, tak i zewnątrzkomórkowe determinują przetwarzanie informacji. Można je podzielić na dwie odrębne części. Z jednej strony znajdują się cząsteczki, które dzięki swojej małej budowie mogą przedostać się przez błonę komórkową i przylegać do specjalnych receptorów jądrowych, zmieniając proces translacji DNA i syntezy RNA dla późniejszego procesu translacji. Po przeciwnej stronie jest wpływ czynnika ładunku dodanego przez zewnętrzne cząsteczki, które mogą zmienić strukturę trójwymiarową cząsteczki białka, a zatem jego funkcjonalność dla komórki (Lyre, 2002, s. 100). Izolowana komórka może być nazywany jako self-regulated przepływu informacji, a zatem niezależne maszyny do przetwarzania informacji wysyłanych przez samą komórkę (Lara, str. 9).

7. Czynniki wpływające na informationcoding

Regardingto Lyres wyjaśnienia, działanie informacji procesu został opracowany przez pojęcie ewolucji przez kilka miliardów lat. Inaczej, według Lyre’a, nie byłoby sensu, aby komórki rozwijały strukturę komórkową, gdyby nie poprzez zmianę informacji w DNA i kodowanie informacji w postaci ich komórkowego DNA do syntezy białek (Lyre, 2002, s. 103). Koncepcja ewolucji może być opisana jako główna siła stojąca za systemem DNA, na którym opierają się wszystkie złożone istoty żywe. Środowisko i czynniki, które wchodzą w skład tego złożonego systemu współistniejących form życia i interakcji, jest siłą napędową ewolucji informacji biologicznej zawartej w żywej komórce. Decyduje ono o tym, „że nowa komórka diachronicznie rekonstruuje struktury podtrzymujące fenotyp indywidualnej istoty żywej” (Díaz, 2017, s. 6). Jak opisał Diaz, ewolucja informacji genetycznej jest zdeterminowana przez środowisko, w którym żywa istota wchodzi w interakcje i dlatego zmienia informację biologiczną w długim okresie czasu, aby dostosować fenotyp indywidualnej istoty. Określa je jako „podłoże, na którym epigenetycznie dokonują się nowe ustalenia w procesie morfogenezy” (Díaz, 2017, s. 6). Również zdolności neuronalne form życia mogą być różne dla przetwarzania danej informacji. Na przykład człowiek możeprocesować coraz trudniejsze informacje lub procesy jako inna forma życia, która może mieć większą pojemność neuronalną przez swoją informację biologiczną, ale struktura mózgu i połączenia neuronalne nie mogą umożliwić pełnej zdolności do złożonego myślenia.

Rozwój życia jest zdeterminowany przez instrukcje, które leżą w genomach i czynniki zewnętrzne oparte na środowisku. Ze względu na to stwierdzenie jest nosurprise, że życie na ziemi, jak to jest dzisiaj jest kształtowana przez ciągłe alterationof informacji biologicznej pochodzi z bakterii i rozwinęła się do fenotypów wszystkich różnych rodzajów istot żywych w okresie miliardów lat.

Przypisać odbiorniki zewnętrznych czynników wpływających, układu nerwowego i mięśni / organów. Mięśnie/organy mogą być określone jako jednostki operacyjne, któreinteract ze środowiskiem i zmiany z powodu dostosowania się do środowiskowychchallenges faced z powodu różnych klimatów i siedlisk. Układ nerwowy z drugiej strony zabezpiecza prawidłową funkcję i koordynację jednostek operacyjnych i może być określony jako rodzaj metasystemu, który przetwarza informacje i daje odpowiedzi na sygnały zewnętrzne poprzez jednostki operacyjne (Díaz, 2017, str. 6-9).

8. ewolucja DNA zapis do Darwina i nauki ewolucyjnej

Charles Darwin stoi za oryginalną koncepcję ewolucji, która stosuje koncepcję „przetrwania najsilniejszych”. Mówi ona, że tylko najsilniejsze i najlepiej przystosowane osobniki danego gatunku mogą przetrwać środowisko, w którym żyją i przenieść swoją pulę genetyczną, czyli informację biologiczną, do następnego pokolenia, podczas gdy inne osobniki giną z powodu braku dostosowania do środowiska. Dzisiejsi naukowcy zajmujący się biologią określają ewolucję jako „sumę osobników, którzy są w stanie wytworzyć potomstwo, które może się reprodukować” (Lyre, 2002, s. 108). Ale w gatunku, nie ma „dwóch osobników” z taką samą informacją genetyczną z powodu losowych mutacji w puli genów i rekombinacji w procesie reprodukcji. Przez tego rodzaju zmienność informacji genetycznej w osobnikach jednego gatunku jest zróżnicowana w chaotycznym systemie i nie jest zdeterminowana przez żaden plan czy ustalony wzór. Właśnie koincydencja randommutacji w sekwencji nukleobaz, a więc kodonów, może być opisana jako czynnik sprawczy zmian informacji biologicznej. Najzdolniejsze i najlepiej przystosowane osobniki, dzięki mutacji w ciągu wielu pokoleń, mogą przetrwać lepiej niż te bez tej specjalnej cechy. (Lyre, 2002, s. 109-115)

9. Ewolucja informacji biologicznej

Powstanie struktury komórki można opisać jako przypadek. Ciągi aminokwasów i nukleotydów unosiły się w pierwotnej zupie, miliardy lat temu. Następnie przez jakiś rodzaj zbiegu okoliczności te ciągi zaczęły się organizować i zbudowały sieci, które mogły przetwarzać dane informacje, na przykład przekazane przez środowisko lub inne komórki, i odpowiednio reagować. Sieci te mają kształt koła, aby zapewnić całkowite przetwarzanie informacji pochodzących z zewnętrznych źródeł. Oznacza to, że wszystkie biologiczne formy życia wyewoluowały z jednego określonego zestawu informacji biologicznej i dlatego wywodzą się z jednego archetypu, który rozwinął się przez przypadek. Można to również zaobserwować w stadiach rozwoju embrionów różnych gatunków po zapłodnieniu. Embriony są podobne we wczesnych stadiach, ale rozwijają swoje specjalne właściwości ich gatunków w czasie, aż są one totallydistinguished przez ich formy i zdolności.