123456789
Przykład

Sekwencja trzech zasad DNA, czyli tzw. kodon (są 4 możliwe zasady: A, T, G, C) koduje jeden aminokwas (jest 20 aminokwasów) w syntetyzowanych białkach. Dlaczego właśnie tak? Zobaczmy.

Jeden trójkowy kodon niesie informację (w bitach)

Ikodon3 = -log2 (1/4 · 1/4 · 1/4) = 6

Jeden konkretny aminokwas w sekwencji białka niesie informację

Iaa = -log2 (1/20) = 4,23

Informacja kodonu jest więc wystarczająca, żeby dobrać jeden konkretny spośród 20 możliwych aminokwasów.

Gdyby przyroda miała kodony dwuzasadowe, kodon taki zawierałby tylko

Ikodon2 = -log2(1/4 · 1/4)= 4 bity,

co byłoby niewystarczające do kodowania aminokwasu!

Proces kodowania białka na podstawie sekwencji zasad w DNA odbywa się więc ze stratą informacji w „kopii”: z 6 bitów do 4,23 bita na aminokwas.

Misja chemii

Książki biochemiczne nie tyle mówią o chemii, co o czymś, co można nazwać metachemią.22 Z jednej strony w każdym przypadku są to konkretne, często bardzo specjalne molekuły, zawierające jądra i elektrony, które w żywym organizmie nie zmieniają przecież swoich własności, a z drugiej strony w biochemii molekuła ma za zadanie pełnić swoją funkcję, na przykład przekazać elektron na odległość 20 Å, dostarczyć energii, aby zaszła jakaś reakcja, która normalnie nie zachodzi, zablokować jakieś miejsce aktywne itp. Funkcję tę może spełniać inna molekuła i przyroda się tym zadowoli. Najważniejsza jest funkcja... Odnosi się wrażenie, że w biologii chemia jest tylko pretekstem, materialnym nośnikiem wręcz jakiejś misji całego organizmu.

Można wobec tego spojrzeć na chemię inaczej. W gruncie rzeczy cała ta niewiarygodnie skomplikowana biochemia to obróbka informacji. To, co obserwujemy w przyrodzie ożywionej, to niemal wyłącznie przetwarzanie informacji. Informacja płynie w sposób zorganizowany i to jest najważniejsze, molekuły tylko ją otrzymują, przechowują, obrabiają, przekazują, chronią lub... niszczą. Informacja tworzona jest na wielu poziomach: od genetycznego, poprzez sygnały komórek, tkanek, narządów, organizmów, kolonii organizmów. Aby podtrzymać przetwarzanie informacji, gatunki są gotowe do największych poświęceń z utratą życia włącznie.

Chemia, którą my uprawiamy, jest bardzo od takiej maestrii oddalona. My zajmujemy się molekułami podobnie jak Marsjanin zajmowałby się książką Pan Tadeusz. Marsjanin analizowałby skład papieru (stworzyłby z tego całą wiedzę), skład farby drukarskiej, zadziwiłby się skórzaną oprawą, stawiał w tej sprawie karkołomne hipotezy, doszedłby do 30 dziwnych czarnych powtarzających się znaków, robił wykresy typu: zależność liczby znaczków od numeru strony itp. Daleko jednak by mu było do zrozumienia sekwencji znaczków:

...gdzie bursztynowy świerzop,
gryka jak śnieg biała,
gdzie panieńskim rumieńcem dzięcielina pała...

a cóż dopiero do wzruszenia się Inwokacją. Podobnie my. Mamy w ręku materię, z której można zrobić chemicznego Pana Tadeusza, ale stać nas na razie na niewiele.To się jednak niebawem zmieni.

123456789
powrót na górę strony
Wykład
Czas, rytmy chemiczne i przyszłość chemii
Strona
8/9
Autor
Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego
Kliknij nazwisko autora, aby zobaczyć notkę biograficzną w serwisie Nauka Polska