![]() #ксенобиология #XNA
Общие положения Когда требуется сделать форму жизни, которая в целом будет подчиняться тем же законам, что и жизнь земная, но тем не менее хочется сделать "не как у людей" — одним из самых очевидных решений является замена ДНК и РНК на родственные вещества (XNA — xeno nucleic acid, ксенонуклеиновые кислоты). Зачастую замена эта чисто косметическая, хотя бывает, что таким образом биохимия подгоняется под условия среды. Существует несколько способов сделать это: 1. Поменять нуклеотиды. Помимо пяти использующихся от природы (аденин, тимин, цитозин, гуанин и урацил) можно сконструировать великое множество дополнительных нуклеотидов, которые могут быть комплементарны вышеназванным, а могут быть комплементарны лишь друг другу. Простор для манёвра здесь очень большой, однако по сути это лишь косметический ремонт — суть не меняется. Однако, можно ввести дополнительную, шестую пару — это увеличит информационную ёмкость и позволит использовать двузначные кодоны. 2. Вариант более фундаментальной замены — поменять мономер "скелетной основы" молекулы. У земных нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) это сахар-пентоза. Можно впендюрить какое-нибудь другое вещество этой группы, можно взять сахар-треозу, сойдёт и гетероцикл, и даже какой-нибудь многоатомный спирт (разумеется, не всякий/всякая пентоза/треоза/гетероцикл/полиол подойдёт). Свойства таких соединений меняются уже в более широких пределах. 3. Замена "клея" молекулы, образующего мостики между мономерами (на нашей планете это фосфат-анион). Такая замена может радикально поменять характер молекулы с кислотного на нейтральный или даже основный. 4. Можно включить пространственное воображение и поиздеваться над формой молекулы. Навить третью цепочку, прицепить мостики к другому атому, закрутить спираль в обратную сторону — всё это возможно. 5. Если же у нуклеиновых кислот на вашей планете какие-то совершенно необыкновенные свойства, валите всё на гистоны — белки, необходимые для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы. 14 сентября 2016
6 |
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
1. Да, тут я ухами прохлопал, спасибо! 3. Было же вроде опровержение? Или это опровержение тоже опровергли? 4. Главное, чтобы эволюционно выгодно было. 5. Ну блин, у бактерий там тоже есть какие-то ассоциированные с ДНК/РНК белки, типа HU, IHF и HFQ. |
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Три рубля
3. Было? Последнее, что я давно слышала по теме, что им закидали радиоктивный изотоп мышьяка, и он действительно оказался в нуклеотидах. 4. На самом примитивном уровне эволюционно выгодно ну очень часто совпадает с энергетически выгодно. Хороший пример: содержание АT и ГЦ в коде по мере усложнения организмов. В принципе, конечно, можно представить, что эволюционно выгодным оказался такой код ДНК, который за счет порядка нуклеотидов стремится закрутиться в обратную сторону, но это, по-моему, накладывает ограничение на комбинации и увеличивает количество не белок кодирующего ДНК (так как требует кусков, обеспечивающих эту закрутку). А еще усложняет сплайсинг (так как эти штуки торчат регулярно посреди гена), играет с механизмами экспрессии... Можно, конечно, но тогда, как мне кажется, эти прокариоты должны будут за счет чего-то дополнительного выехать перед правозакрученными. 5. Ну да. Смайлик обозначал иронически-риторический вопрос. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
А почему левозакрученность менее выгодна, чем правозакрученность? Вроде бы симметрия или вылезает что-то насчёт нарушения симметрии уже из физики? Но не помню таких нарушений касательно вращения по и против.
|
![]() |
|
Так, стоп, какая левозакрученность, я не уловил? Если аминокислот, то на то, что они закручены именно так, как закручены, есть причина, это не игра слепого случая.
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
А какова она? Не думаю, что это связано со спонтанным нарушением симметрии, из-за которого вещества больше, чем антивещества - а иного подобного случая как-то не вспоминается.
|
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Я вообще про ДНК, B и Z, если что.
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
А у ДНК что? Почему одна закрученность более выгодна, чем другая? Они же, по идее, симметричны!
|
![]() |
|
Матемаг
Насколько я знаю, дело во вращении планеты, как вода в сливе всегда раскручивается в одну сторону, так и ДНК закрутилась. И чтобы на нашей планете возникло левовращательное ДНК нужно приложить дополнительное усилие, доп. затраты энергии. |
![]() |
|
Asteroid
Эм... Тогда б она у живущих в южном полушарии было закручена влево, не? 1 |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Астероид, хмммм. Чо-т я сомневаюсь, Тибериум прав, оно так не должно работать. Думаю, что-то на микроуровне, а не макрофактор, но что?
|
![]() |
Lost-in-TARDIS Онлайн
|
Мне просто интересно, кто из участников дискуссии преодолеет гуглень первым. *Три Рубля не в счет, конечно*
|
![]() |
|
Я слишком необразован, чтобы понять то, что нагугливается. :(
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Лост, не я. Мне реально влом и спать хочецца.
|
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
Блин. Я думал, что "В обратную сторону энергетически невыгодно же" относится к обратному переносу информации, а Вы о левозакрученной ДНК. Ну таки да, она напряжённая, однако если мне не изменяет память, даже в наших организмах она кое-где встречается, то есть, для решения отдельных задач годится. |
![]() |
|
Матемаг
Не, не симметричны. У ДНК вообще куча форм с разной симметрией (и без неё тоже) даже только в правозакрученном виде. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
В смысле, левозакрученная симметрична с правозакрученной. Если нет, то почему нет? Химически то же самое. Физической разницы не видно. Почему одна якобы энергетически выгодней другой? Выглядит бредом. И гуглень.
|
![]() |
|
Матемаг
Если просто, то фосфатные остатки утыкаются друг в друга и мешаются (они одноимённо заряжены). |
![]() |
|
Молекула ДНК закручена в правостороннюю двойную спираль. Это потому, что становой хребет двойной спирали ДНК сложен исключительно из правозакрученных молекул сахара дезоксирибозы.
??? |
![]() |
|
И вообще-то если нуклеотид развернуть, то совсем другой коленкор выходит.
|
![]() |
|
Asteroid
Нет, не поэтому. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
"Если просто, то фосфатные остатки утыкаются друг в друга и мешаются."
А почему в правозакрученной не утыкаются? А если я вставлю пару молекул в центр ДНК, то остатки сместятся и левозакрученная будет тоже норм? Тогда почему она так редко встречается? И, кстати, причём тут энергетическая выгодность? |
![]() |
|
Пока что везде: "ДНК закручена вправо, потому что закручено вправо". Очень информативно.
|
![]() |
|
Матемаг
Потому что у неё пространственная конфигурация другая. Нуклеотид не симметричен сам по себе, и если развернуть его другой стороной — получается совсем не то же самое. Вообще-то и у правозакрученной спирали если нестабильные конфигурации — просто у левозакрученной нет стабильных. |
![]() |
|
Нафиг, чего только нет, и хороводы, закручивающиеся в ту же сторону что и ДНК, и какие-то мудаки, ищущие в ДНК сакральный смысл, а нужного нет. Неохота дальше рыться в помойке.
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, отражаешь нуклеотид зеркально, получаешь левозакрученную. Ещё раз, почему левозакрученных мало?
|
![]() |
|
Матемаг
Если ты повернёшься ко мне лицом, и если ты повернёшься ко мне задницей — это разные вещи, несмотря на то, что это один и тот же ты. |
![]() |
|
Мало их потому, что структура напряжённая.
|
![]() |
|
Картинко для иллюстрации: http://www.personal.psu.edu/faculty/r/c/rch8/workmg/Struc_Nucleic_Acids_Chpt2_files/image063.png
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, я и я в зеркале - это довольно похожие друг на друга чуваки. А в случае молекулы в чём разница-то будет? Серьёзно, берём и отражаем каждую молекулу в организме в зеркале. Почему такой организм не будет функционировать? Я не понимаю. Отражённые молекулы с отражёнными будут так же взаимодействовать, как обычные с обычными. Те, на которые отражение не повлияло, вроде аш-два-о - тем более. Почему у нас сейчас нет левозакрученных ДНК? Вернее, не у нас, а у организмов, построенных из отражённого набора аминокислот.
|
![]() |
|
Чисто теоретически можно сделать и абсолютно зеркальную ДНК — если построить её из таутомеров всех компонентов. Но у нас-то компоненты те же самые.
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
"Но у нас-то компоненты те же самые" - почему? Почему параллельно не живут два зеркальных вида живого?
|
![]() |
|
Матемаг
Мы говорим о ДНК, которая закручена в обратную сторону при том, что её компоненты не отзеркалены, а те же самые. |
![]() |
|
Матемаг
Потому что. Вот такая эволюционная унификация. Если серьёзно, то в природе изначально преобладают те или иные таутомеры ключевых веществ. Это так называемая "проблема хиральной чистоты". |
![]() |
|
В метеоритах встречаются аминокислоты с хиральным обогащением до 18%
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, "в природе изначально преобладают те или иные таутомеры ключевых веществ" - почему? Ведь по теорверу должно быть одинаково.
|
![]() |
|
Матемаг
Это и называется — проблема хиральной чистоты. Вот почитай, например: http://scisne.net/a-1098?pg=4 |
![]() |
|
Три рубля
Слишком не моя тема, нихрена не понятно. Куча незнакомых понятий забивает мозг. Можно в двух словах? |
![]() |
|
Asteroid
А статья, меж тем, научно-популярная. Проще сказать трудно (-: |
![]() |
|
Три рубля
А ты попробуй на совсем уж детском уровне. ))) |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, посмотрел. Слишком тяжело для понимания нехимику и, похоже, на нашу тему не так уж и много.
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
"А статья, меж тем, научно-популярная" - это для биологов от химиков научпоп, да? Ну может, для биологов она научно-популярная, а какие-нибудь математики или вообще чуваки без вышки вроде меня - не вкурят.
|
![]() |
|
Но ведь это действительно простейший научпоп...
:-( Кстати, кое-что из источников оттуда я пропустил, увы мне. |
![]() |
|
Lost-in-TARDIS
По поводу бактерий из озера Моно — нет у них в ДНК никакого мышьяка. До последнего сидят на фосфоре, а после перестают размножаться. |
![]() |
|
Asteroid
В обчем, под воздействием поляризованного ультрафиолета баланс аминокислот в космосе и на безатмосферных планетах смещается, и довольно сильно, в сторону "левых". А этого уже достаточно, чтобы в результате каскада реакций повысить хиральную чистоту всяческой другой органики. По крайней мере, так гласит теория. |
![]() |
|
Три рубля
Ну вот, можешь же. ))) Вопрос: хиральная чистота, это чисто правовращательные молекулы; или любые, лишь бы все одного типа были? |
![]() |
|
Asteroid
Однотипные. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
"под воздействием поляризованного ультрафиолета баланс аминокислот в космосе и на безатмосферных планетах смещается, и довольно сильно, в сторону "левых"" - почему? В чём причина смещения?
|
![]() |
|
Матемаг
Это ты к физикам обращайся. Надо полагать, ультрафиолет в одном направлении поляризован и преимущественно выжигает один таутомер. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
1) Почему он поляризован?
2) В чём специфика взаимодействия поляризованного УФ с разнохиральными молекулами? Я как-то её в упор не вижу. Но я понял, что в итоге ответа на вопрос никому здесь не известно, потому что он относится не к биохимии. |
![]() |
|
![]() |
|
1 |
![]() |
|
1 |
![]() |
|
Три рубля
Впервые услышал о круговой поляризации. То ли не проходили её в универе, то ли благополучно её забыл. ))) В общем, вопрос закрыт, спасибо. ))) |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, но с чего они по-разному оптически активны?
Надо будет почитать, да, сенкс. |
![]() |
|
Матемаг
Это, на минуточку, их фундаментальное свойство. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Хмн, я в курсе, но теперь бы ещё где-то нагуглить, ПОЧЕМУ при отражении молекулы меняется оптическая активность. Грубо говоря, на пальцах. Блин. Чую я, всё это надо курить после нормального курса классической электродинамики:( Так что отложу пока:(
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
"по разному поляризованная волна по разному будет воздействовать на атомы" - именно причина "по-разному" меня и интересует:) Как-нибудь позже вернусь к этой теме...
|
![]() |
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Астероид, нескоро, там же ж надо физический матан понимать сначала.
|
![]() |
|
Матемаг
"Правые" и "левые" молекулы выжигаются поляризованным в соответствующем (или наоборот, не уверен точно) направлении УФ. А если обычный свет пропустить через раствор, скажем, левой аминокислоты, на выходе получим поляризованный. |
![]() |
|
Asteroid
Фиг её знает, там иллюстрировать надо. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
""Правые" и "левые" молекулы выжигаются поляризованным в соответствующем (или наоборот, не уверен точно) направлении УФ" - почему? Меня интересует уже физическая картинка. Для понимания которой нужно понимать хотя бы уравнения Максвелла.
|
![]() |
|
Матемаг
Потому что молекулы обратной хиральности для поляризованного света прозрачны, в то время, как сохиральные поглощают его фотоны (и разрушаются нафиг, если у фотонов достаточно энергии). Или наоборот, сохиральные прозрачны... Но суть ты, я надеюсь, уловил. |
![]() |
|
Три рубля
Точно прозрачны, а не переиспускаются? |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, я продолжу. Почему прозрачные?:) Меня именно это интересует.
|
![]() |
|
Asteroid
Точно-преточно. Для того, чтобы переиспустить фотон, молекула сначала должна его поглотить, а если молекула словит фотон высокой энергии (как жёсткий УФ), то никуда она его уже не переиспустит (-: Ибо не выдержит. Матемаг Не знаю, мне достаточно самого этого факта. Подозреваю, что для ответа нужно влезть куда-то в электронные оболочки, так что нафиг. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Три рубля, вряд ли. Электронные оболочки-то на уровне атомов, а у нас уровень молекул. Хотя... там же связь... как там её... ковалентная, а не ионная, т.е., обобществлённые электроны. Хм. Хз, наверное, туда. Как бы не оказалось, что этот вопрос слишком сложен из-за того что напрямую не применишь уравнения квантмеха к сложным молекулам.
|
![]() |
|
Матемаг
Тащемта, у молекул обобществлённая электронная оболочка. Что ионная связь, что ковалентная. |
![]() |
Матемаг Онлайн
|
Ионная тоже? А я уже забыл. Химия так давно была... в школе.
|
![]() |
|
Матемаг
То, что электроны не обобществляются, не отменяет того, что электронная оболочка молекулы не равна сумме электронных оболочек атомов. Впрочем, в растворе каждый ион по сути сам по себе. |
![]() |
|
![]() |
Матемаг Онлайн
|
?
|
![]() |
|
Матемаг
Субпродукты работы над следующим постом. |
![]() |
|
![]() |
|
Нещитово. Это катализатор для создания кремнийорганических веществ — но получаемое вещество нафиг организму не нужно.
|
![]() |
|
Три рубля
ОК. Поверю специалисту. |
![]() |
|
Блин, полгода уже прошло, а я всё копаюсь О.о
|
![]() |
|
Три рубля
А я всё ещё подписан. ))) |