Цивилизация богов. Прогноз развития науки и техники в 21-м столетии
Многочисленные достижения в различных областях науки и техники помогли определить к концу десятилетия полипептидную и пространственную структуру около полумиллиона белков, синтезируемых в организме человека. Однако до получения завершенной картины функционирования белков в человеческом организме было еще далеко. Причиной этого являлись трудности количественного порядка. В геноме человека насчитывалось порядка ста тысяч генов, из которых при синтезе белков использовалось не более половины. В то же время, в клетках человеческого организма для обеспечения нормального функционирования синтезировалось постоянно около миллиона различных белков. Было совершенно очевидным, что за синтез определенного белка отвечает не один ген, а целая группа, которая может состоять из различного количества генов. Таким образом, насущной задачей становилось составление полных маршрутных карт «группа генов – белок – биохимическая реакция», для чего требовалось определить сочетания генов, отвечающие за синтез белковых молекул, общее количество которых приближалось к миллиону.
В то же время миллион различных белков человеческого организма, каждый из которых способен вступать в химические реакции с органическими и неорганическими соединениями, которые во множестве находились в живой клетке, предопределял астрономические количества потенциально возможных химических реакций. Многие из них действительно осуществлялись в функционирующих клетках. Достоверно определить именно те биохимические реакции, которые являлись функциональными для каждой белковой молекулы, и отсечь десятки тысяч других возможных вариантов, которые не являлись важными для человеческого организма, было сверхсложной задачей. Эту задачу необходимо было решать незамедлительно, поскольку без этих базовых знаний невозможно было определить истинную картину функционирования человеческого организма на всех уровнях и, следовательно, двигаться вперед по пути прогресса. Главную роль в сложном и многоаспектном процессе функционирования живого человеческого организма играл, несомненно, белок, как класс химических соединений. Только владение полной информацией о первичной и пространственной структуре всех белков, входящих в состав организма человека, об их свойствах, функциональном назначении, взаимосвязях между собой и о взаимодействии с другими химическими соединениями, могло дать целостную картину устройства человека, как вместилища астрономического числа согласованных химических реакций.
Полное знание о белках человеческого организма являлось тем фактором, который определял темпы движения земной цивилизации вперед и сроки будущих, кажущихся сегодня фантастическими, достижений. И хотя астрономические цифры, характеризующие масштаб необходимых вычислений, были явно не на стороне ученых, человечество, собрав в кулак всю мощь накопленных знаний и умений принялось за разрешение очередного узла проблем. Познание тайны белка человеческого организма было многоаспектной проблемой и требовало параллельного решения еще нескольких трудоемких задач. Одна из них – задача сопоставления групп генов и кодируемых ими белков успешно решалась, и ее выполнение ожидалось в скором будущем. Другая задача, которая заключалась в сопоставлении конкретных белков с конкретными биохимическими реакциями, и должна была дать ответ на вопрос о функциях известных белковых молекул, требовала для своего решения дополнительных усилий и затрат времени.
Изучение функций белка в организме человека не могло оставить в стороне проблему пространственного сворачивания белковых молекул. Суть этой проблемы заключалась в различиях пространственной структуры белковой молекулы на стадии ее синтеза и во время осуществления основной функции в организме человека. Синтез молекулы белка осуществляется путем создания полипептидной последовательности или линейной белковой структуры. Для реализации своей функции белковая молекула сворачивается в пространстве индивидуальным образом. Процесс сворачивания может быть осуществлен многократно, и каждый раз сворачивание белковой молекулы происходит одинаковым образом. При сворачивании белок активизируется, его центральная часть образует индивидуальный трехмерный узор, так называемый активный комплекс, который является индивидуальным катализатором, ингибитором или просто нейтральным участником определенной биохимический реакции. Двадцать аминокислот, из которых состоят все известные нам природные белки, в своих разнообразных комбинациях образуют миллионы различных белковых молекул со своими специфическими свойствами и функциями. Как же нелегко изучить и однозначно понять все это многообразие, порожденное Природой.
Немного больше о технологиях >>>
Особенности советской и американской науки
Что
мы имели?
Сейчас
много пишется о разрушении советской науки, о тяжелом положении, в котором
оказались ученые и научные сотрудники бывшего СССР. И это действительно так.
Чтобы разобраться в этом, рассмотрим хотя бы схематически организацию советской
науки.
Одной
из к ...
Проблемы квазистатической электродинамики
В
работах [1], [2] мы показали, что условием выполнения градиентной
инвариантности (эквивалентность калибровки Лоренца и кулоновской калибровки)
является жесткое ограничение на источники полей в уравнениях Максвелла. Заряды
и токи в этих уравнениях должны перемещаться со скорос ...
