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" .

Основной  проблемой  современной  биосемиотики,  с точки зрения Э.Д.Владимирова и Д.П.Мозговой,   является проблема трансформации генетического кода, универсального для   данного  биологического  вида,  в  семиотические  коды  более  высокой   степени свободы. 

 Генетический   код   представляет  собой  структурированную   систему  с   однозначной   референцией   к  другим  формам  кодирования:  процессам   транскрипции и трансляции. Универсальный генетический код оформлен как   информационная  система, в которой процессы декодирования не связаны с   индивидуальными   знаковыми   коннотациями  живого  объекта,  имеющими   отношение  к  индивидуальному  и групповому научению. Э.Д.Владимиров и  Д.П.Мозгова полагают, что   молекулярно-генетические   процессы  кодирования информации  (Уотсон,   1967, Hoffmeyer, 1997) и некоторые этологические феномены - импринтинг   (Lorenz, 1937, 1950), коммуникативное поведение животных, базирующееся   на  воздействии  инстинктивных  релизеров  ( Lorenz, Tinbergen, 1938),   "язык   пчел"   (Frisch,   1967)   -  могут  быть  описаны  в  форме   семиотической  системы,  обладающей  следующими  свойстами:

1) "код   предшествует  сообщению";

2) "код определяет все ситуации, в которых   он  может  быть  использован";

3) "код независим  от сообщения";

4)   "код   независим от передающей стороны";

5) "сообщение  не может быть   носителем   чего-либо  нового  или непредвиденного";

6) "совокупность   возможных    сообщений   является   конечной". 

 Выше перечисленные требования, по мнению исследователя французского  структурализма   В. Декомба,  могут  быть предъявлены "инженерами по коммуникациям" к   знаковым  системам,  прагматически  ориентированным на передачу только   такого  сообщения,  смысл  которого  задан  заранее,  "уже накоплен в   языке"  (Декомб,  2000).

 Помимо выше приведенных  семиотических схем, животные  осуществляют  коммуникацию  в  виде  безадресного сообщения,   "записанного"  в  объектах  и  событиях внешней среды. Это сообщение   оформляется в текст,      последовательно      считываемый   животными-реципиентами   в  процессе  их  двигательной  активности.  В   процессе  восприятия знаковая информация актуализируется получателем в виде цепочки двигательных элементов.

Сообщение может  быть полисемичным   - в пределах, заданных актуальной мотивацией животного-реципиента. Биосемиотик  А.Шаров,  разотождествляясь,  по его мнению, "с позицией   зоосемиотиков",    указывает   на   способность   животных   обладать   "врожденной  знаковостью",  которая  "зашита  в геноме". Он пишет:   "Животные  часто  подают  сигнал  и  ожидают  ответа. Это значит, что   сообщение  имеет знаковый характер в момент передачи. Но знаковость не   обязательно  связана  с  договорным  кодом.  Помимо  жизненного  опыта   индивидуума,  существует жизненный опыт эволюционной линии, проходящей   через   тысячи   и  миллионы  поколений,  игнорирование  эволюционного   жизненного  опыта  -  это основной недостаток зоосемиотики.

 

 

 

 

 

Заключение

         Подводя итог наших рассуждений, мы можем сказать, что под знаком мы понимаем что-то, что обозначает или кодирует нечто из внесистемной реальности в целях описания этого нечто, нахождения нужного объекта, или для обработки и получения новой информации.               

К сожалению, отношения  между вещами, событиями и другими  онтологическими явлениями могут  быть установлены и количественно  охарактеризованы только тогда, когда  ученые находят закономерные и постоянно  повторяющиеся связи в тех или иных событиях. Большинство из них вызываются естественными или природными явлениями. Лейбниц даже сказал, что природа разговаривает с нами математическим языком. Она, впрочем, с нами никак не разговаривает; это мы вводим те коды, с помощью которых "разговариваем" с природой, зачастую изменяя и ее, и самих себя.

Генетический  код осуществляет информационный процесс  в живом организме на примере  передачи наследственной информации.

Наряду с генетическим кодом (ДНК, РНК), который закрепляет и передает от поколения к поколению биологические программы, у человека формируется социокод (надбиологические программы).

Важнейшим социокультурным  результатом функционирования психосемантических механизмов является свойство обучаемости человека - воспроизведение в собственной деятельности индивидуальных способов действия, вырабатываемых другими людьми.        

Совокупность кодов и  субкодов создает/формирует социально-коммуникативную  систему, которая используется в  данном языковом сообществе. Где каждый код и субкод, образуя систему, имеет свои функции, не пересекаясь с функциями других кодов и субкодов (тем самым все они как бы дополняют друг друга по функциям).

 

 

 

 

Список использованной литературы:

 

           Агеев В. Н. Семиотика. М.: Издательство «Весь Мир», 2002. – 256 с.

http://lib.khsu.ru/128/1379.html

http://www.oim.ru

http://rotevgenij.narod.ru/b104.htm

http://kozlenkoa.narod.ru/lessons/gencode1.htm

http://dll.botik.ru/educ/PUSTYN/lib/umbertoeco.ru.html
   http://history.rsuh.ru/historycd/HISTORY/HTML/T3/T3-02-10-01.htm



Семиотика генетического кода 📙 Реферат → 🆔 247476

Семиотика генетического кода 📙 Реферат → 🆔 247476

Семиотика генетического кода