вторник, 3 августа 2021 г.

ПОЧЕМУ ТЕЛЕФОННЫЕ ПРОВОДА ЗАПУТЫВАЮТСЯ, А МОЛЕКУЛА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ НИКОГДА?

 ПОЧЕМУ ТЕЛЕФОННЫЕ ПРОВОДА ЗАПУТЫВАЮТСЯ, А МОЛЕКУЛА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ НИКОГДА?

Юрий МАГАРШАК

Вопрос интригующий. Ведь отношение длины телефонного провода, ведущего от аппарата к трубке, не более чем 200-300 (примерно метр длины деленное на не больше чем полсантиметра), в то время как число нуклеотидов в хромосомах человека порядка 200 миллионов (1-ая хромосома имеет 248 миллионов пар оснований) , то есть соотношение длины к ширине в хромосомах больше, чем в телефонном проводе примерно в миллион раз! И ни одного узла! И это несмотря на то, что телефонный провод всего-лишь держит рука во время разговора, в то время как нити ДНК расплетаются для транскрибирования (синтеза РНК) и удваиваются в процессе репликации для размножения клетки. Репликационная вилка на молекулах ДНК движется со скоростью от 10 до 1000 нуклеотидов в секунду, расплетая и заплетая двойные спирали. Однако (в отличие от телефонного провода) не возникает ни супервитков, ни узлов.

Каким образом Природа осуществляет такое чудо?
Отсутствие узлов (врагов жизни!) являются феременты топоизомеразы. При этом
• топоизомеразы первого типа, разрывая одну цепь ДНК, снимая один виток суперспирализации. Энергия при этом не затрачивается и AТФ не расходуется. Суперспирализация при этом изменяется на единицу.
• топоизомеразы второго типа разрывают обе ДНК цепи,изменяя положительную и отрицательную суперспирализацию на 2.
• топоизомеразы II могут катенировать и декатенировать узлы ДНК. Относящаяся к этому типу ДНК-гираза вносит отрицательные супервитки.
Из топологии известно, что в четырехмерном пространстве узлы (существующие в пространстве трех измерений) развязываются. Таким образом действие топоизомераз на нуклеотиды эквивалентно переходу в четырехмерное пространство. В которое телефонные провода, запутываясь, не переходят.
Такие вот чудеса природы. Одни из миллионов и миллиардов. Каждое из которых поразительно!!
Каким образом топоизомеразы локально знают, в какую сторону следует переборсить нить ДНК (или двуспиральную ДНК), чтобы не запутать, а распутать суперспирализацию, и не создать узел, а уничтожить его? Вопрос, на который не знаю ответа. И не уверен, что биологи, традиционно далекие от математики, его вообще ставят.
=============
на снимках:
справа - запутавшиеся провода
слева - молекула ДНК, которая никогда не запутывается !

1 комментарий:

  1. Особенно у спиннинга запутывается леска. Правда, с безинерционной катушкой проблем меньше.

    ОтветитьУдалить

Красильщиков Аркадий - сын Льва. Родился в Ленинграде. 18 декабря 1945 г. За годы трудовой деятельности перевел на стружку центнеры железа,километры кинопленки, тонну бумаги, иссушил море чернил, убил четыре компьютера и продолжает заниматься этой разрушительной деятельностью.
Плюсы: построил три дома (один в Израиле), родил двоих детей, посадил целую рощу, собрал 597 кг.грибов и увидел четырех внучек..