भाग संख्या २ तह जीवविज्ञान का परिचय। चटाई। मानदंड

यह आलेख संख्या 1 की एक निरंतरता है । तह जीवविज्ञान का परिचय। प्रोटीन से लेकर आर.एन.ए. यहाँ हम गणितीय रूप से सहसंयोजक और हाइड्रोजन बंधों का वर्णन करते हैं। आइए देखें कि हम गुना के लिए आरएनए पर किस कोण को घुमाएंगे। और सवाल पर स्पर्श करें "फिर कठिनाई क्या है?"



पहले दो स्लाइड्स:





यहाँ आप सहसंयोजक और हाइड्रोजन बांड की अधिक कठोर परिभाषा देखते हैं। और फिर उन्हें गणितीय रूप से कैसे वर्णित किया जाता है। आगे यह हमारे लिए महत्वपूर्ण होगा:

1. गणना करने के लिए कि क्या मना करने योग्य सहसंयोजक बांड वास्तविक घुमाव बनाने और एक दर्जन हाइड्रोजन बांडों की गणना करने की तुलना में लंबे समय तक दिखाई देते हैं। इसलिए, यह केवल तब किया जाता है, जब अन्य सभी मानदंडों के अनुसार, हम पाए गए राज्य से संतुष्ट हैं। गौर करें कि बस एक GetFullCovalentBond () फ़ंक्शन है जो बताता है कि कम से कम एक निषिद्ध सहसंयोजक बंधन है। अगर वहाँ है, तो हम आगे बढ़ेंगे और इन राज्यों को ध्यान में रखेंगे। हालाँकि, यह तुलनात्मक रूप से फोल्डिट गेम में टकरावों की जल्दी से गणना करता है और इन राज्यों को "खराब" राज्यों से छुटकारा दिलाता है। यह कुछ समझ में आता है। लेकिन अफसोस, मेरे पास एक एल्गोरिथ्म नहीं है कि इसे सामान्य रूप से कैसे किया जाए, अब तक इसके बिना।
2. यह महत्वपूर्ण है कि अणुओं के बीच तुरंत या दो या तीन (प्रकार के आधार पर) हाइड्रोजन बांड बनते हैं। इसके अलावा, हम "न्यूक्लियोटाइड्स के बीच एक हाइड्रोजन बॉन्ड का गठन किया है" के संदर्भ में बोलेंगे - इसका मतलब है कि सभी दो / तीन बॉन्ड बन चुके हैं।
3. सबसे पहले, मैं बहुत परेशान था कि गैर-मानक हाइड्रोजन बांड हो सकते हैं। यानी डीएनए में पसंद नहीं है केवल जी के साथ सी और ए के साथ टी (लेकिन आरएनए में यू के साथ)। अलग-अलग आश्चर्य हो सकता है। उदाहरण के लिए, जी सी यू, साथ ही ट्रिपल बॉन्ड ए सी टू यू एक साथ।
4. मैं इसे फिर से कहूंगा, क्योंकि यह महत्वपूर्ण है - एक हाइड्रोजन बंधन तब बनता है जब कुछ परमाणु एक दूसरे से <3 angstroms की दूरी पर और एक निश्चित कोण <20 डिग्री पर स्थित होते हैं। सभी परमाणु निर्देशांक की गणना एंगस्ट्रॉम में की जाती है। और स्कोरग्रुप फ़ंक्शन (int N1, int N2) है, जहां दो संख्या के न्यूक्लियोटाइड्स (अणु) श्रृंखला में खिलाए जाते हैं, और हमें एक उत्तर मिलता है कि वे सभी आवश्यक हाइड्रोजन बांड बनाने के कितने करीब हैं। यहां यह महत्वपूर्ण है कि इसका उत्तर केवल हां / ना में नहीं है, बल्कि "हां" में अनुमान लगाने के एक कार्य के रूप में है। बाद के लेखों में किस प्रकार के फ़ंक्शन पर चर्चा की जाएगी।

अब हम श्रृंखला को कैसे घुमा सकते हैं। चलो केवल एक न्यूक्लियोटाइड को चालू करके शुरू करते हैं:



श्रृंखला केवल 9 मरोड़ वाले कोणों को घुमाकर घूमती है। वह किसी अन्य तरीके से आगे नहीं बढ़ सकती है - यह जीव विज्ञान (ऊर्जा) द्वारा निषिद्ध है। 6 कोण तथाकथित मुख्य श्रृंखला में स्थित हैं, जो पिछले लेख में आंकड़ों में ठोस रेखा द्वारा दिखाया गया है। यह ग्रीक अक्षरों से अल्फा के साथ शुरू होने का संकेत है। साइड चेन में तीन और कोण एक-दूसरे पर अत्यधिक निर्भर हैं, अर्थात आप उन्हें स्वतंत्र रूप से नहीं घुमा सकते हैं - इसलिए, हम इस कोण को नीचे दिए गए नंबर 7 के साथ कहेंगे - लेकिन वास्तव में तीन कोणों का एक संयोजन होगा। साइड चेन एक रेडिकल है, अर्थात न्यूक्लियोटाइड्स ए, यू, सी, जी वास्तव में क्या भिन्न है - और मुख्य श्रृंखला (28-33 से 12 परमाणु) समान है।

यदि हमारे पास केवल एक न्यूक्लियोटाइड है, तो यह स्पष्ट है कि 6 कोणों पर आप बिना किसी निषेध के लगभग घूम सकते हैं। और 7 वें पर बहुत कम निषेध। कुछ भी दखल नहीं देता। यदि पहले से ही 2 न्यूक्लियोटाइड्स की एक श्रृंखला है, तो निषेध दिखाई देते हैं - एक न्यूक्लियोटाइड के परमाणु दूसरे के परमाणुओं में कूद सकते हैं। लेकिन चूंकि बंडल बड़ा नहीं है (मोतियों को ले लो - एक दूसरे के बगल में दो गेंदें मजबूत नहीं हैं, वे घूर्णन करते समय खुद से टकरा सकते हैं - उनके बीच रस्सी की लंबाई छोटी है) - कई निषेध भी नहीं हैं। लेकिन अगर आप 6 या अधिक निषेध लेते हैं, तो कई हो सकते हैं।

और यहां पहले से ही एक कोने में 0.1 डिग्री तक एक मोड़ उन्हें दूसरे कोण में बदलने की अनुमति दे सकता है, उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन बंधन बनाने के लिए, और इसके बिना यह काम नहीं करेगा।

कठिनाई क्या है? हम सभी संयोजनों की गणना कर सकते हैं, एक दिन के लिए कह सकते हैं, केवल 2-3 न्यूक्लियोटाइड की एक श्रृंखला के लिए, 4 के लिए एक सप्ताह या एक महीने पहले से ही आवश्यक है, और फिर साल :)

लेकिन सभी कोण एक दूसरे के साथ सहसंबद्ध नहीं होते हैं। ऐसे हैं जो एक दूसरे पर बहुत कम प्रभाव डालते हैं। लेकिन कोई नहीं जानता कि इस मामले में क्या है।

लेकिन आवश्यक कोणों को एक कदम में ले जाना और स्थापित करना असंभव है, इसलिए मैं सबसे अच्छा और सर्वोत्तम राज्य बनाना चाहता हूं ताकि कदम से सबसे अच्छा राज्य कदम उठाया जा सके। लेकिन मैंने ऐसा प्रयोग किया। केवल 3 न्यूक्लियोटाइड (जैविक रूप से पतित अवस्था) लिया। और मैंने पहले न्यूक्लियोटाइड की शुरुआत में मोड़ किए, सबसे अच्छा राज्य पाया, फिर दूसरा हम सबसे अच्छा तय करते हैं, फिर तीसरा (एक पुनरावृत्ति - एक मिसकॉल कहते हैं 1500 + 1500 + 1500 मोड़) हम सबसे अच्छा ठीक करते हैं ... और पर और पर। एल्गोरिथ्म अंततः -9.41 के स्कोर के साथ ऐसी स्थिति पाता है।

यदि आप ऐसा करते हैं, तो पहले न्यूक्लियोटाइड को 1,500 मोड़ दें, फिर 1,500 विकल्पों में से प्रत्येक के लिए, 1,500 से दूसरे को चालू करें, फिर पहले और दूसरे के संयोजन के लिए (1,500 * 1,500 विकल्प), तीसरे को 1,500 विकल्पों में से बदल दें। हमें लगभग 3 बिलियन विकल्पों की वास्तव में संपूर्ण खोज मिलेगी, और हमें सबसे अच्छी स्थिति -13.87 मिलेगी।

लेकिन संपूर्ण खोज का रास्ता बंद है, और मैं इसे स्थानीय सन्निकटन विकल्प (पहला विकल्प) को कम करना चाहूंगा। ऐसा कैसे करें हम अगले भाग में बात करेंगे।

गहराई से समझने के लिए, मैं दो लिंक दूंगा:

1. ऊपर वर्णित प्रयोग के विवरण के बारे में

2. आरएनए हेलिक्स में न्यूक्लियोटाइड कंपन की स्वतंत्रता पर , यह स्पष्ट रूप से वहां देखा गया है कि कानून अधिकतम गैर-रैखिक हैं और कोई सरल तर्क नहीं है।