Генетика и молекулярная биология

Современные методы секвенирования генома очень эффективны. Эти методы показывают значительные результаты.
Вместе с тем, можно повысить продуктивность секвенирования. Повышение продуктивности достигается за счёт инновационного метода.
Современные способы секвенирования базируются на принципе исследования от частного к общему (индукция). Инновационный подход заключается в принципе исследования от общего к частному (дедукция).
В рамках инновационного метода производятся 2 основных этапа -
1 ЭТАП - определение математической формулы ДНК как интерпретация данных генома.
2 ЭТАП - на основе математической формулы ДНК составляется алгоритм генетического кода.

ЧАСТЬ 1.МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ДНК.

Интерпретация данных генома предполагает использование математических инструментов. С помощью этих инструментов составляется математическая формула ДНК.

Математическая формула ДНК имеет следующий вид-
(323 000 х 3) х 3 333 = 3 200 000 000

1)
где
3 200 000 000 = количество пар нуклеотидов в геноме человека.

2)
где
323 000 = множество А4,
множество А4 = 11 множеств А3 и В3,
множество А3 = В2,А2,В2; множество В3 = А2,В2,А2.
множество А2 = В1 ,А1,В1; множество В2 = А1,В1,А1.
множество А1 = В,А,В,А,В,А,В,А,В,А,В; множество В1 = А,В,А,В,А,В,А,В,А,В,А.
множества А и В = 2 строенных множества из стандартных и постстандартных множеств триплетов.

2А)
где
А) стандартное множество триплетов (СМ ) -
AAC, CTC, GGC, TGC,TCT, CCT, GCT, CCC, CGC, GCC,TCC, TGT,CGT,
GGT, GGG, TGG, AAC,TCG, CCG, GCG, GTC, TTC, TTT , CTT, GTT, AGC, ACT, ACC, GAC, TAC, TAТ, CAT, TTG.

Стандартное множество состоит из 33 триплетов, или 99 пар нуклеотидов.

2Б) постстандартное множество триплетов (ПМ) -
ATT, GAT, CAC, GGA, TGA, TCA, CCA, GCA, CGG,GTA, TTA, CTA, TAG,
GAG, ACG, AGA, TAA,CGA, AGG, ACA, CAG, AAG, AAA, GAA, CAA,
CTG, ATG, ATA, GTG, AGT, AAT, ATC,TAA.

Постстандартное множество состоит из 33 триплетов, или 99 пар нуклеотидов.

Стандартное и постстандартное множества вместе представляют полный набор из 64 кодонов,
из которых 61 кодон кодируют аминокислоты, а 3 стоп- кодона ( TGA,TAG, TAA ) не кодируют аминокислоты.

ПРИМЕЧАНИЕ 1-
В ДНК триплеты размещены непрерывно и без пробелов.
Однако, в технических целях - для наглядности в математической формуле ДНК между триплетами ставится знак препинания - запятая.

2А1) множество А состоит из ПМ - СМ - ПМ -

ATT, GAT, CAC, GGA, TGA, TCA, CCA, GCA, CGG,GTA, TTA, CTA, TAG,
GAG, ACG, AGA, TAA,CGA, AGG, ACA, CAG, AAG, AAA, GAA, CAA,
CTG, ATG, ATA, GTG, AGT, AAT, ATC,TAA,
AAC, CTC, GGC, TGC,TCT, CCT, GCT, CCC, CGC, GCC,TCC, TGT,CGT,
GGT, GGG, TGG, AAC,TCG, CCG, GCG, GTC, TTC, TTT , CTT, GTT, AGC, ACT, ACC, GAC, TAC, TAТ, CAT, TTG,.
ATT, GAT, CAC, GGA, TGA, TCA, CCA, GCA, CGG,GTA, TTA, CTA, TAG,
GAG, ACG, AGA, TAA,CGA, AGG, ACA, CAG, AAG, AAA, GAA, CAA,
CTG, ATG, ATA, GTG, AGT, AAT, ATC,TAA.

Множество А состоит из 99 триплетов, или 297 пар нуклеотидов..

2Б1) множество В состоит из СМ- ПМ - СМ -

AAC, CTC, GGC, TGC,TCT, CCT, GCT, CCC, CGC, GCC,TCC, TGT,CGT,
GGT, GGG, TGG, AAC,TCG, CCG, GCG, GTC, TTC, TTT , CTT, GTT, AGC, ACT, ACC, GAC, TAC, TAТ, CAT, TTG.
ATT, GAT, CAC, GGA, TGA, TCA, CCA, GCA, CGG,GTA, TTA, CTA, TAG,
GAG, ACG, AGA, TAA,CGA, AGG, ACA, CAG, AAG, AAA, GAA, CAA,
CTG, ATG, ATA, GTG, AGT, AAT, ATC,TAA.
AAC, CTC, GGC, TGC,TCT, CCT, GCT, CCC, CGC, GCC,TCC, TGT,CGT,
GGT, GGG, TGG, AAC,TCG, CCG, GCG, GTC, TTC, TTT , CTT, GTT, AGC, ACT, ACC, GAC, TAC, TAТ, CAT, TTG.

Множество В состоит из 99 триплетов, или 297 пар нуклеотидов.

Таким образом,
множества А и В представляют строенные стандартное и постстандартное множества триплетов.

Математическая формула ДНК строится по следующему алгоритму-
1) 297 х 11 = 3 267
2) 3 267 х 3 = 9 801
3) 9 801 х 3 = 29 403
4) 29 403 х 11 = 323 430
5) (323 430 х 3) х 3 333 = округлённо 3 200 000 000

Приведём более детальное изложение алгоритма математической формулы ДНК -

1 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
в качестве исходных множеств берутся множество А и множество В,

2 ШАГ-
перед и после исходного множества А (и множества В) размещаются по 5 множеств, которые равны по количеству элементов множеству А (и множеству В),
то есть 10 множеств А и В.
В результате формируется -
А) множество В,А,В,А,В, ----- А, ----- В,А,В,А,В,
Обозначим данное множество символом А1.
Б) множество А,В,А,В,А,---- В,----- А,В,А.В,А.
Обозначим данное множество символом В1.
В множестве А1, и в множестве В1 содержатся по 11 элементов,
то есть 11 множеств А и В,
то есть 10 множеств А и В + 1 множество А (или 1 множество В).
то есть
2970 +297= 3 267 элементов (пар нуклеотидов).

2 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
перед и после множества А1 (и множества В1) размещаются по 1 множеству, которые равны по количеству элементов множеству А1 (и множеству В1),
то есть -
А) В1,------ А1, ----- В1.
Обозначим данное множество символом А2.
Б) А1,---- В1,---- А1.
Обозначим данное множество символом В2.
В множестве А2, и в множество В2 содержатся по 3 множества А1 и В1.
то есть
3 267 + 3 267 + 3 267 = 9 801 элемент (пар нуклеотидов).

3 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
перед и после множества А2 (и множества В2) размещаются по 1 множеству, которые равны по количеству элементов множеству А2 (и множеству В2),
то есть -
А) В2, ------ А2, ----- В2,
Обозначим данное множество символом А3.
Б) А2, ------ В2,---- А2.
Обозначим данное множество символом В3.
В множестве А3, и в множестве В3 содержатся по 3 множества А2 и В2,
то есть
9 801 + 9 801 + 9 801= 29 403 элемента (пар нуклеотидов).

4 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
перед и после множества А3 размещаются по 5 множеств, которые равны по количеству элементов множеству А3 (и множеству В3),
то есть -
В3,А3,В3,А3,В3,------ А3, ------ В3,А3,В3,А3,В3.
Обозначим данное множество символом А4.
Множество А4 состоит из 11 множеств А3 и В3,
то есть 10 множеств А3 и В3 + 1 множество А3,
то есть
29 403 х 11= 323 430 элементов (пар нуклеотидов).

ДАЛЬНЕЙШИЕ ДЕЙСТВИЯ-
на каждом следующем шаге производится операция, которая аналогична 2 шагу 1 действия,
то есть перед и после определённого исходного множества размещаются по 1 множеству, которое равно по количеству элементов данному исходному множеству.
Например-
А4, ------ А4, ----- А4 = 3 А4,
или
А5, ---- А5, ------ А5 = 3 А5,
или
А6, ----- А6, ------ А6 = 3 А6
Данная операции умножения на 3 производятся 3 333 раза,
то есть -
(A4 х 3) х 3 333 = округлённо 3 200 000 000 пар нуклеотидов.
3 200 000 000 = количество пар нуклеотидов, которое содержится в геноме человека.

ЧАСТЬ 2. АЛГОРИТМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА.

На основе математической формулы ДНК строится алгоритм генетического кода.

АЛГОРИТМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА имеет следующий вид-

1) 297 х 11 = 3 267 (множество пар нуклеотидов, представляющих 1 ген).

2) 3 267 х 3 = 9 801.

3) 9 801 х 3 = 29 403.

4) 29 403 х 11 = 323 430 (множество пар нуклеотидов, представляющих 3 гена).

5) (323 430 х 3) х 3 333 = 3 200 000 000 (множество пар нуклеотидов, представляющих 30 000 отображений энхансеров).

6) 30 000 - 1 500 = 28 500 генов.

Приведём более детальное изложение алгоритма генетического кода -

1 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
в качестве исходных множеств берутся множество А и множество В,

2 ШАГ-
перед и после исходного множества А (и множества В) размещаются по 5 множеств, которые равны по количеству элементов множеству А (и множеству В),
то есть 10 множеств А и В.
В результате формируется -
А) множество В,А,В,А,В, ----- А, ----- В,А,В,А,В
Обозначим данное множество символом А1.
Б) множество А,В,А,В,А,---- В,----- А,В,А.В,А.
Обозначим данное множество символом В1.
В множестве А1 и в множестве В1 содержатся по 11 элементов,
то есть 11 множеств А и В,
то есть 10 множеств А и В + 1 множество А (и множество 1В).
то есть
2970 +297= 3 267 элементов (пар нуклеотидов).

2 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
перед и после множества А1 (и множества В1) размещаются по 1 множеству, которые равны по количеству элементов множеству А1 (и множеству В1),
то есть -
А) В1,------ А1, ----- В1.
Обозначим данное множество символом А2.
Б) А1,---- В1,---- А1.
Обозначим данное множество символом В2.
В множестве А2, и в множество В2 содержатся по 3 множества А1 и В1.
то есть
3 267 + 3 267 + 3 267 = 9 801 элемент (пар нуклеотидов).

3 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
перед и после множества А2 (и множества В2) размещаются по 1 множеству, которые равны по количеству элементов множеству А2 (и множеству В2),
то есть -
А) В2, ------ А2, ----- В2,
Обозначим данное множество символом А3.
Б) А2, ------ В2,---- А2.
Обозначим данное множество символом В3.
В множестве А3, и в множестве В3 содержатся по 3 множества А2 и В2,
то есть
9 801 + 9 801 + 9 801= 29 403 элемента (пар нуклеотидов).

ПРИМЕЧАНИЕ 2 -
Множество А3 представляет полный комплект множеств с изменёнными позициями триплетов - от 1 до 99 тройки букв (смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 1).
Множество А3 представляет множество из 61энхансера.
Каждый энхансер представлен множеством А, или множеством В.
Каждый энхансер определяет структуру гена.
Множества, которые не входят в состав множества А3, однако идентичны определённым генам, также представляют соответствующие энхансеры.

4 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
перед и после множества А3 размещаются по 5 множеств, которые равны по количеству элементов множеству А3 (и множеству В3)
то есть -
В3,А3,В3,А3,В3,------ А3, ------- В3,А3,В3,А3,В3.
Обозначим данное множество символом А4.
Множество А4 состоит из 11 множеств А3 и В3,
то есть 10 множеств А3 и В3 + 1 множество А3,
то есть
29 403 х 11= 323 430 элементов (пар нуклеотидов).

5 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
в множестве А4 выделяем элементы № 1 и № 11,
то есть
В3, ----- А3,В3,А3,В3,А3,В3,А3,В3,А3,------- В3.
В результате получается множество из 9 элементов -
А3,В3,А3,В3,А3,В3,А3,В3,А3,

2 ШАГ-
Множество А3,В3,А3,В3,А3,В3,А3,В3,А3 делится на 3 равные части,
то есть
А3,В3,А3,--------- В3,А3,В3,-------- А3,В3,А3.

3 ШАГ -
В каждом из 3 данных множеств выделяется второй (то есть центральный) элемент,
то есть
А3,/В3,/А3,--------- В3,/А3,/В3,-------- А3,/В3,/А3.
В результате получаем 3 множества - В3, А3, В3,

4 ШАГ-
В каждом множестве В3, А3, В3 выделяем по 1 центральному элементу,
то есть
множества В2, А2, В2.

5 ШАГ-
В каждом множестве В2, А2 ,В2 выделяем по 1 центральному элементу,
то есть
множества В1,А1,В1.

6 ШАГ -
В каждом множестве В1,А1,В1 выделяем второй (центральный) элемент,
то есть - множество А1.
Каждое множество А1 имеет следующий вид -
В,А,В,А,В,А,В,А,В,А,В

7 ШАГ -
В каждом множестве А1,
то есть -
В,А,В,А,В,А,В,А,В,А,В выделяются элементы № 3, № 6, № 9,
то есть -
В,А,------ /В,/ ----- А,В,----- /А,/ ------ В,А,------ /В,/ ------ А,В.
В результате получаем 3 множества - В № 2, А № 3, В № 5.

6 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
Каждое из 3 множеств В № 2, А № 3, В № 5 отображает (процесс рефлексии) энхансер № 1 (смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 3).
Энхансер с непрерывно размещёнными элементами будет отображаться прерывно (дискретно - фрагментарно - по отдельным частям) на множествах В № 2, А № 3, В № 5.
Таким образом, отображаемые части расположены равномерно по всему множеству А1.
В множестве В № 2 выделяем постстандартное множество триплетов.
В множестве А № 3 выделяем стандартное множество триплетов,
В множестве В № 5 выделяем постстандартное множество триплетов.

В множествах А № 1 и А № 5 на соответствующих триплетах также будут отображаться части энхансера, представленные переносимыми из начала в конец триплетами.

Все выделенные элементы множества А1, которые отображают элементы энхансера представляют экзоны.
(смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 3).
Оставшиеся элементы множества А1, которые не отображают энхасер представляют интроны.
1 единица экзонов = 297 пар нуклеотидов.
Поэтому, оставшиеся элементы, которые представляют интроны составляют 10 единиц интронов по 297 пар нуклеотидов.
Таким образом,
множество А1 представляет 1 ген, в том числе 1 единицу экзонов и 10 единиц интронов.

ПРИМЕЧАНИЕ 3 -
Экзоны являются своеобразными копиями (отображением - проекцией) энхансера.
Энхансер представляет из себя множество из 297 триплетов, которые располагаются непрерывно.
В отличии от энхансера, экзоны представлены фрагментарно (дискретно- по частям).
Основная часть экзонов представлена множествами В № 2, А № 3, В № 5
В процессе изменения позиций триплетов (смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 1)
переносимые из начала в конец триплеты располагаются по отдельности среди множеств А № 1 и А № 5.

2 ШАГ-
В множестве В1 № 1 множества А2 выделяем элемент № 11.
Данный элемент представляет промотор.
В множестве В1 № 2 множества А2 выделяем элемент № 1.
Данный элемент представляет сайленсер.
(смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 3)

3 ШАГ-
В множестве В1 № 1 множества А2 выделяем элемент № 10.
Данный элемент представляет инсулятор.
В множестве В1 № 2 множества А2 выделяем элемент № 2.
Данный элемент представляет инсулятор.
(смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 3)

Таким образом,
множество А1 представляет 1 ген, в том числе 1 единицу экзонов и 10 единиц интронов,

ПРИМЕЧАНИЕ 4 -
Множества А и В представляют строенный набор кодонов - стандартных и постстандартных множеств триплетов.
3 стандартных и 3 постстандартных множеств триплетов в множествах А и В представляют полный набор кодонов.
В множествах А и В размещается триплет № 50. Триплет № 50 имеет принципиальное значение.
В множествах А и В на каждом следующем шаге построения математической формулы ДНК изменяется изменяется позиция триплетов (смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 1).
В случае если в процессе изменения позиций триплетов триплет № 50 будет представлен одним из трёх стоп- кодонов ( TGA,TAG, TAA ), то множество А (или множество В) не будет представлять ген.

7 ДЕЙСТВИЕ -
1 ШАГ-
В множествах А3,В3,А3,--------- В3,А3,В3,-------- А3,В3,А3.
(смотрите 2 шаг 5 действия) выделяются первое и третье множества,
то есть
множества А3,В3,А3 и А3,В3,А3 повторяют операцию отображения энхансера.
При этом эти множества отображают соответственно энхансер № 2 и энхансер № 3 (смотрите ПРИЛОЖЕНИЕ 3).

Таким образом множество А3,В3,А3,--------- В3,А3,В3,-------- А3,В3,А3
из множества А4 представляет 3 гена.
В целом множество А4 вместе с элементами № 1 и № 11 представляет 3 гена,
в том числе 3 единицы экзонов и 30 единиц интронов,
а также 3 промотора, 3 сайленсера,6 инсуляторов.

Множество А4 состоит из 11 множеств А3 и В3,
то есть
29 403 Х 11= 323 430 элементов.
Множество А4 является множеством пар нуклеотидов, которые представляют тройку генов.
Множество А4 имеет принципиально важное значение в алгоритме генетического кода, и является его своеобразной единицей.

ДАЛЬНЕЙШИЕ ДЕЙСТВИЯ -
последующие шаги аналогичны действиям алгоритма математической формулы ДНК,
то есть
то есть перед и после определённого исходного множества размещаются по 1 множеству, которое равно по количеству элементов данному исходному множеству
то есть
А4, ------ А4, ----- А4 = 3 А4,
Множество А4, которое представляет 3 гена на умножается 3. Процесс умножения на 3 производится 3 333 раза
В результате получается округлённо 3 200 000 000 пар нуклеотидов,
в том числе 30 000 отображений энхансеров.

ПОСЛЕДНЕЕ ДЕЙСТВИЕ -
из 30 000 отображений энхансеров вычитается 5%.
Данные 5% представляют 3 стоп- кодона в каждом множестве из 64 кодонов.
По 6 стоп - кодонов в множестве А, и 3 стоп -кодона в множестве В.
Всего 9 стоп - кодонов в строенном множестве СМ - ПМ - СМ, и в строенном множестве ПМ -СМ- ПМ. В среднем 4,5 стоп - кодона.
По отношению к 99 триплетам 4,5 кодона означают около 5 % от общей численности кодонов.
5% = 1500 стоп - кодонов.
Наличие в множестве А, или в множестве В триплета № 50, который представлен одним из трёх стоп - кодонов исключает его из множества генов.
Следовательно, 1500 стоп - кодонов означают, что множества А, или множества В, в составе которых триплет № 50 представлен стоп - кодоном, не входит в множество генов,
то есть -
30 000 - 1500 = 28 500 генов.

Таким образом,
формируется множество из 28 500 генов, включая 300 000 интронов
(300 000 интронов - стандартное количество интронов в геноме человека).

ПРИЛОЖЕНИЯ по ссылке -
https://www.facebook.com/%D0%9C%D0%B0%D ... 5%D0%BC%D0…/

Библиография . 1.Н.Грин, У. Стаут, Д.Тейлор. Биология.т.1.Стр.155,156.М.Мир.1990 2.Р.Бохински. Современные воззрения в биохимии.М.Мир. 1987.Стр.61-94,102 3.Ч.Кантор, П.Шиммел. Биофизическая химия.М.Мир.1984,Стр.148-156, 4.М.Волькенштейн Молекулы и жизнь. Введение в молекулярную биофизику.М.наука.1965,Стр.244-281,5.А.Ленинджер. Основы биохиии. М.Мир. 1985.Стр.79-85, 6. Г.Дюга, К.Пенн. Биоорганическая химия, М.Мир.1983,Стр.109-117, 7 П.Зенгбуш, Молекулярная и клеточная биология,т 1, Стр 32-63, М.Мир.1982, 8 А.Уайт, Ф.Хендлер, Основы биохимии,т 1, Стр.100-120.