мутация это всегда болезнь?

[IB]

Не совсем. Энтропийный фактор определяет и множественность состояний такой хитрой системы, как белок или НК. При этом здесь в энтропийный фактор будут включаться как разные конформации, так и. например, SNP.
По определению энтропия -- мера количества состояний, но вообще это понятие гораздо шире. Понимать её здесь в макроскопическом смысле как величину, связывающую энегию с температурой, в корне неверно. Так что ответ на самом деле очень хороший, особенно для тех, кому не нравятся русские слова, такие, как "случайность".
А вот насчёт применения квантовой механики для описания генетических процессов вы это того... поосторожней. А то тут и до П.П. Гаряева с его волновым геномом недалеко...

Боюсь, что в своем информационном значении энтропия белка тоже качественный уровень (на таком же уровне его можно применять к любому процессу; причем этот инструмент тем более информативен, чем точнее систему можно формализовать в виде ансамбля небольшого множества состояний; очевидно, что для белка и процесса репликации прямая подобная формализация невозможна. А вот более глубокие интерпретации уже будут содержать гораздо больше иного содержательного наполнения, чем само понятие информационной энтропии ).

Думаю, что энтропия здесь не очень годится. Ясно, что для описания процесса репликации пришлось бы использовать функционал F(S,t) от энтропии и времени. Такой функционал в общем случае не определяет состояние системы однозначно (является многозначной функцией координаты реакции ), а также зависит от предыстории процесса. Соответственно, он может задать вероятность ошибки в данный момент, но не определяет траэкторию координаты реакии репликации.

Конечно можно оперировать(информационной) энтропией переходного состояния,(комбинаторной) вероятностью ошибки - но это уже является определённой моделью упрощением. Кроме того, поскольку процесс идет на наноуровне, то для отдельного акта процесса "комбинаторная" случайность является приближением квантово-механической (вот в каком смысле я упоминал про квантовомеханическую модель, а не с точки зрения "дешёвых" волновых геномов и других псевдонаучных "гибридов" квантовой теории и биологии). При этом, эргодическая гипотеза приобретает несколько иной смысл, чем она имеет в "комбинаторном" приближении .

В любом случае - это сложный и неоднозначный вопрос. Мне кажется, не стоит везде вставлять умное слово энтропия. Конечно выходит красиво - кто не помнит достаточно дельную книгу Эткинса "Энтропия". Но когда этим начинают объяснять все направо и налево, то на самом деле скорее плодят лишние сущности. Конечно, если хочется не объяснить "в двух" словах, а исследовать и осмыслить, то концепция энтропии может быть интересным подспорьем - но это уже из другой оперы.

[Marxist]

Боюсь, что в своем информационном значении энтропия белка тоже качественный уровень (на таком же уровне его можно применять к любому процессу; причем этот инструмент тем более информативен, чем точнее систему можно формализовать в виде ансамбля небольшого множества состояний; очевидно, что для белка и процесса репликации прямая подобная формализация невозможна. А вот более глубокие интерпретации уже будут содержать гораздо больше иного содержательного наполнения, чем само понятие информационной энтропии).

Вот как раз здесь Вы правы ровно наполовину. Если множественность состояний белка действительно несёт довольно мало информационной нагрузки, то для процесса репликации всё гораздо интереснее.

Думаю, что энтропия здесь не очень годится. Ясно, что для описания процесса репликации пришлось бы использовать функционал F(S,t) от энтропии и времени. Такой функционал в общем случае не определяет состояние системы однозначно (является многозначной функцией координаты реакции ), а также зависит от предыстории процесса. Соответственно, он может задать вероятность ошибки в данный момент, но не определяет траэкторию координаты реакии репликации.

Главная особенность процесса репликации-транскрипции-трансляции и главное его отличие от всех обычных химических реакций в том, что в этом случае происходит обработка информации. Поэтому здесь как раз приходится оперировать не только понятиями термодинамики, но и понятиями теории информации.
Здесь на разных стадиях процесса возможны ошибки именно в информации. Как пример: при репликации в исходной ДНК была пара некомплементарных оснований. Почему -- не столь важно. В двух дочерних при правильной репликации будет SNP. Или, например, при синтезе белка тРНК почему-то привезла не ту аминокислоту или связалась с чужим сайтом распознавания. Такие процессы имеют чисто вероятностную природу и сродни потере или порче пакета при передаче информации через интернет.

Конечно можно оперировать(информационной) энтропией переходного состояния,(комбинаторной) вероятностью ошибки - но это уже является определённой моделью упрощением. Кроме того, поскольку процесс идет на наноуровне, то для отдельного акта процесса "комбинаторная" случайность является приближением квантово-механической (вот в каком смысле я упоминал про квантовомеханическую модель, а не с точки зрения "дешёвых" волновых геномов и других псевдонаучных "гибридов" квантовой теории и биологии). При этом, эргодическая гипотеза приобретает несколько иной смысл, чем она имеет в "комбинаторном" приближении.

На мой взгляд, рассмотрение этих процессов на квантовомеханическом уровне не несёт ничего нового. Эти биохимические реакции довольно просты и уже давно должны быть изучены на квантовом уровне (здесь меня могут поправить). На уровне реакции не должно быть сюрприза, сюрприз может возникнуть на уровне распознавания. Говорить, что здесь есть какое-то приближение квантовомеханической случайности, на мой взгляд, не совсем верно, поскольку случайность -- она одна на всех. Вообще такие процессы на квантовом уровне сложно рассматривать хотя бы из-за того, что существует тепловое движение внутри одной моллекулы -- тоже энтропийный фактор, который требует учёта для корректного рассмотрения процесса, поскольку он тоже может быть источником ошибок.

В любом случае - это сложный и неоднозначный вопрос. Мне кажется, не стоит везде вставлять умное слово энтропия. Конечно выходит красиво - кто не помнит достаточно дельную книгу Эткинса "Энтропия". Но когда этим начинают объяснять все направо и налево, то на самом деле скорее плодят лишние сущности. Конечно, если хочется не объяснить "в двух" словах, а исследовать и осмыслить, то концепция энтропии может быть интересным подспорьем - но это уже из другой оперы.

Главная проблема в том, что привлечение для рассмотрения этого процесса теории информации гораздо чаще встречается у лжеучёных, чем у разумных людей. Хотя можно это всё сформулировать проще и короче: в формировании мутаций участвует энтропийный фактор во всех его ипостасях.

[МЕН]

И результате такого "древа эволюции" имеем усложнение молекулярной структуры для имеющегося многообразия видов на Земле, которое уж никак нельзя объяснить в рамках классической термодинамики! И это уже давно отмечалось многими исследователями естествознания!

послушайте, уважаемый, классическая термодинамика работает в строго определённой области, точно так же, как классическая механика. И объяснять с её помощью процессы, для которых она не предназначена по определению, - бред сивой кобылы. всё равно что лопатой бриться.

Энтропия – строго и определённо является термодинамической функцией!

Вы как биохимик должны понимать, что многие реакции, особенно ферментативные, противоречат идеям термодинамики, поскольку зачастую энергетический барьер реакции непомерно велик, и при термодинамическом рассмотрении такие реакции идти не должны! Без квантовой механики в таких сложных информационных процессах, как редубликация+мутации уж никак не обойдёшься!

[МЕН]

В любом случае - это сложный и неоднозначный вопрос. Мне кажется, не стоит везде вставлять умное слово энтропия. Конечно выходит красиво - кто не помнит достаточно дельную книгу Эткинса "Энтропия". Но когда этим начинают объяснять все направо и налево, то на самом деле скорее плодят лишние сущности. Конечно, если хочется не объяснить "в двух" словах, а исследовать и осмыслить, то концепция энтропии может быть интересным подспорьем - но это уже из другой оперы.

Главная проблема в том, что привлечение для рассмотрения этого процесса теории информации гораздо чаще встречается у лжеучёных, чем у разумных людей. Хотя можно это всё сформулировать проще и короче: в формировании мутаций участвует энтропийный фактор во всех его ипостасях.

Если вы называете П. Эткинса лжеучёным, то извините! Он написал много популярной литературы о химии: «Молекулы» , на мой взгляд, просто шедевр всех времён! Кроме того, как выдающийся физхимик внёс огромный вклад в развитие мировой науки!

"Chemistry stands at the pivot of science. On the one hand it deals with biology and provides explanations for the processes of life. On the other hand it mingles with physics and finds explanations for chemical phenomena in the fundamental processes and particles of the universe. Chemistry links the familiar with the fundamental." (P.W. Atkins)

Не, без квантов не обойдёшься![/url]

[Marxist]

Энтропия – строго и определённо является термодинамической функцией!

Ссылка на определения энтропии была выше.

Вы как биохимик

я не биохимик

должны понимать, что многие реакции, особенно ферментативные, противоречат идеям термодинамики, поскольку зачастую энергетический барьер реакции непомерно велик, и при термодинамическом рассмотрении такие реакции идти не должны! Без квантовой механики в таких сложных информационных процессах, как редубликация+мутации уж никак не обойдёшься!

Вы о чём? про понятие катализа когда-нибудь слышали? срочно в боталку!

Chemistry stands at the pivot of science. On the one hand it deals with biology and provides explanations for the processes of life. On the other hand it mingles with physics and finds explanations for chemical phenomena in the fundamental processes and particles of the universe. Chemistry links the familiar with the fundamental.

и где здесь хоть слово о теории информации?

[IB]

Боюсь, что в своем информационном значении энтропия белка тоже качественный уровень (на таком же уровне его можно применять к любому процессу; причем этот инструмент тем более информативен, чем точнее систему можно формализовать в виде ансамбля небольшого множества состояний; очевидно, что для белка и процесса репликации прямая подобная формализация невозможна. А вот более глубокие интерпретации уже будут содержать гораздо больше иного содержательного наполнения, чем само понятие информационной энтропии).

Вот как раз здесь Вы правы ровно наполовину. Если множественность состояний белка действительно несёт довольно мало информационной нагрузки, то для процесса репликации всё гораздо интереснее.

Думаю, что энтропия здесь не очень годится. Ясно, что для описания процесса репликации пришлось бы использовать функционал F(S,t) от энтропии и времени. Такой функционал в общем случае не определяет состояние системы однозначно (является многозначной функцией координаты реакции ), а также зависит от предыстории процесса. Соответственно, он может задать вероятность ошибки в данный момент, но не определяет траэкторию координаты реакии репликации.

Главная особенность процесса репликации-транскрипции-трансляции и главное его отличие от всех обычных химических реакций в том, что в этом случае происходит обработка информации. Поэтому здесь как раз приходится оперировать не только понятиями термодинамики, но и понятиями теории информации.
Здесь на разных стадиях процесса возможны ошибки именно в информации. Как пример: при репликации в исходной ДНК была пара некомплементарных оснований. Почему -- не столь важно. В двух дочерних при правильной репликации будет SNP. Или, например, при синтезе белка тРНК почему-то привезла не ту аминокислоту или связалась с чужим сайтом распознавания. Такие процессы имеют чисто вероятностную природу и сродни потере или порче пакета при передаче информации через интернет.

Рассмотрение процесса с информационной точки зрения - это уже интерпретация. Причем интерпретация в достаточной мере феноменологическая (любой локальный сбой процесса будет вызывать мутацию, вне зависимости от её информационной значимости). Точно также как стат. термодинамика не обосновывает существования атомов, или энтропийная интерпретация ошибок передачи пакета по некоторому протоколу не объясняет сущность протокола и механизм ошибки на схемотехническом уровне, так и информационно-энтропийный подход не поясняет саму сущность мутации.
Для последнего - совокупность возможных мутаций уже феноменологическая данность, множество состояний, к которым можно применить статистический аппарат (в т.ч. концепцию информационной энтропии). При этом можно оценивать (сравнительно грубо, по сравнению с выводами стат. термодинамики на атомно-молекулярном уровне) частоту определённых мутаций (кстати, из такой модели принципиально нельзя даже сказать будет ли (и как) вероятность последующей мутации зависеть от типа предыдущей в течении одного процесса репликации ).
Ни в коей мере не преуменьшая возможностей стат. анализа мутаций я просто указываю на то, что это не причина мутации, а способ его учета и оценки вероятности. Поэтому методологически неверно указывать информационную энтропию в качестве первопричины.

Строго говоря, в стат. термодинамике или квантовой статистике тоже не стоило бы объяснять некоторые вещи энтропией, но там она имеет гораздо более фундаментальное значение - совокупность атомов, субатомных частиц являются примерами практически идеальных ансамблей совершенно одинаковых частиц с возможностью абстракции от внутренней их сущности. При этом применение стат. аппарата, по сути определённая интерпретация, дает возможность определить некоторые макроскопические инварианты имеющие фундаментальное значение (вот с их помощью и даются объяснения). Как я уже говорил, в случае мутаций, для того, что бы воспользоваться стат. методами на таком же уровне как и в стат. термодинамике, пришлось бы разработать очень глубокую содержательную модель, поскольку множество состояний белка не может быть так же просто формализована в виде некоторого ансамбля, как, например, совокупность элементарных частиц.

В сухом остатке - лучше воздерживаться от практики объяснения первопричины явления производными понятиями (феноменологическими интерпретациями)

На мой взгляд, рассмотрение этих процессов на квантовомеханическом уровне не несёт ничего нового. Эти биохимические реакции довольно просты и уже давно должны быть изучены на квантовом уровне (здесь меня могут поправить). На уровне реакции не должно быть сюрприза, сюрприз может возникнуть на уровне распознавания. Говорить, что здесь есть какое-то приближение квантовомеханической случайности, на мой взгляд, не совсем верно, поскольку случайность -- она одна на всех. Вообще такие процессы на квантовом уровне сложно рассматривать хотя бы из-за того, что существует тепловое движение внутри одной моллекулы -- тоже энтропийный фактор, который требует учёта для корректного рассмотрения процесса, поскольку он тоже может быть источником ошибок.

Вот как раз причины "почему" возможны ошибки в этих простых биохимических процессах и есть фундаментальное объяснение причины мутации. С очень приблизительной "химической" точки зрения достаточно привести альтернативные пути реакции и дать активационные барьеры.
Вы сосредоточились не на объяснении элементарного акта мутации, а на оценке относительной (!) вероятности их возникновения.

[Marxist]

Вот как раз причины "почему" возможны ошибки в этих простых биохимических процессах и есть фундаментальное объяснение причины мутации. С очень приблизительной "химической" точки зрения достаточно привести альтернативные пути реакции и дать активационные барьеры.
Вы сосредоточились не на объяснении элементарного акта мутации, а на оценке относительной (!) вероятности их возникновения.

Дело в том, что элементарный акт мутации может иметь различную природу. Это может быть глюк в ДНК, глюк в распознавании на стадии транскрипции или глюк в распознавании на стадии трансляции. Химическое объяснение с путями реакции и барьерами здесь очень сложно, поскольку эти барьеры неизвестны, поэтому оно остаётся объяснением "на пальцах" и не приводит к конкретному результату. Главная сложность в том, что элементарный акт реакции имеет вероятностную природу. Можно называть это квантовохимической вероятностью, но это не совсем верно, потому что и термодинамическая вероятность тоже участвует. Можно сравнить это с изотопным эффектом: протон отрывается легче, чем дейтрон, но всё равно, скажем, из 10 случаев в одном он оторвётся. Какая причина? вероятностная.

[IB]

Вот как раз причины "почему" возможны ошибки в этих простых биохимических процессах и есть фундаментальное объяснение причины мутации. С очень приблизительной "химической" точки зрения достаточно привести альтернативные пути реакции и дать активационные барьеры.
Вы сосредоточились не на объяснении элементарного акта мутации, а на оценке относительной (!) вероятности их возникновения.

Дело в том, что элементарный акт мутации может иметь различную природу. Это может быть глюк в ДНК, глюк в распознавании на стадии транскрипции или глюк в распознавании на стадии трансляции. Химическое объяснение с путями реакции и барьерами здесь очень сложно, поскольку эти барьеры неизвестны, поэтому оно остаётся объяснением "на пальцах" и не приводит к конкретному результату. Главная сложность в том, что элементарный акт реакции имеет вероятностную природу. Можно называть это квантовохимической вероятностью, но это не совсем верно, потому что и термодинамическая вероятность тоже участвует. Можно сравнить это с изотопным эффектом: протон отрывается легче, чем дейтрон, но всё равно, скажем, из 10 случаев в одном он оторвётся. Какая причина? вероятностная.

Элементарный акт мутации имеет, в общем, одинаковую природу - это "сбой комплементарности" (т.е. возможность образования различных наборов водородных связей, или обобщенной связи, между кодирующими элементами или между кодирующим элементом и произвольным "мутагеном"). Почему это происходит, можно объяснить даже на основании энергетических соображений, хотя это и не будет полным объяснением. Но содержательную картину построить можно - например классифицировать кодирующие пары, и даже, с определённой погрешностью, оценить относительную вероятность их реализации. Пусть на пальцах - но это является содержательным объяснением. Вспомните изначальный вопрос - "почему ?". Ответ на него дается однозначный и содержательный (модель просто не нужно использовать для количественных определений - здесь такой вопрос не стоял).

Стат. обработка всегда является надстройкой над некоторым содержательным уровнем (в данном случае "информационная энтропия" является надстройкой над классификацией конкретных сбоев и их характеристик).

[МЕН]

Вы о чём? про понятие катализа когда-нибудь слышали? срочно в боталку!

Имеется в виду элементарный акт!