Ген - рождающий. Ген - это участок молекулы ДНК, ответственный за
конкретный признак. В функции гена входит регуляция синтеза белка как
структурного элемента признака и регуляция синтеза нуклеиновых кислот,
являющихся материальной основой переноса информации. Последнее имеет два
сходных, но качественно разных механизма, называемых транскрипция и реп-
ликация. Транскрипция - это перезапись информации о признаке на носи-
тель, который служит непосредственной матрицей сборки последовательности
аминокислот в молекуле белка (иРНК). Репликация - это копирование, разм-
ножение точной копии носителя генетической информации (ДНК). Перевод ко-
да информационной РНК в линейную последовательность остатков аминокислот
(в полипептид) называют трансляцией. Трансляцию обеспечивают транспорт-
ные РНК и рибосомы.

Обобщенная гомеостатическая модель работы гена
Кратко изложим известные механизмы функционирования гена и представим
их в виде гомеостатической модели, описанной выше.
Обобщенно ген состоит из: 1 - участка, который называется геном регу-
лятором, управляющим началом транскрипции и 2 - участка, называемого
структурным геном, на котором и происходит собственно транскрипция.
Структурный ген-обладает пусковым промежутком, расположенным вначале
места считывания информации. Этот промежуток получил название "оперон".
Если ген регулятор может находиться пространственно на другом месте хро-
мосомы и даже на другой хромосоме, то оперон обязательно находится в на-
чале участка транскрипции. Ген-регулятор специфичен по отношению к
структурному гену. Ген-регулятор считывает информацию о белке, называе-
мом репрессор. Синтезированный белок-репрессор может быть активным и сам
взаимодействовать с опероном, подавляя транскрипцию, в противном случае
он должен предварительно связаться с другим веществом - "эффектором" и
уже этот комплекс подавляет транскрипцию. Когда белок-репрессор сам яв-
ляется активным по отношению к оперону, его инактивирует эффектор.
Активация работы гена регулятора может происходить либо за счет воз-
действия конечного продукта работы всего гена, либо через продукты мета-
болизма этого белка.

Рис.7. Схема регуляции активности гена [3].
Итак, у нас есть все предпосылки для того, чтобы вышеуказанную схему,
не изменяя сущности материальных процессов, видоизменить в схему инфор-
мационных потоков и их взаимодействий на принципах гомеостатического ре-
гулирования. Информационные потоки функционально можно представить как
два встречно направленных потока. Первый - из внешней среды внутрь об-
ласти гена. Внешняя среда воздействует на оперон гена-регулятора и опе-
рон структурного гена, включая или выключая его активность. Второй поток
это воздействие информации продуцируемой внутри гена на собственные
внутренние структуры; опять же на опероны гена регулятора и структурного
гена. Эффектор может оказаться веществом, которое синтезируется другими
генами или собственной продукцией. Вся продуцируемая информация поступа-
ет в окружающую среду и взаимодействует с рецепторами входов на конкурс-
ной основе, т.о. при передаче информации необходимо учитывать скорость
диффузии и концентрацию вещества переносчика.
I(t) = F(d,k)
Накладывая обе функциональные схемы друг на друга мы получим уже из-
вестную нам модель гомеостата (рис.8).

Рис.8. Модель гомеостатической схемы работы гена.
Обозначения: О - оперон, Б - белковая молекула, R - рибосома
В этой схеме интересно отметить тот момент, что даже внутри гомеоста-
та происходит неоднократная перекодировка информационных потоков с одно-
го вида носителя на другой. Продуктом гена-регулятора и структурного ге-
на является иРНК, чтобы информация, записанная на ней, достигла своего
адресата должна произойти трансляция через рибосому и образоваться бел-
ковая форма.
Гомеостатическая модель механизма транскрипции
Транскрипция информационной РНК происходит на одной из нитей двойной
ДНК. Для этого нити ДНК в этом месте должны быть расплетены. Синтез иРНК
на матрице ДНК осуществляется РНК-полимеразой. Одновременно с одной еди-
ницы транскрипции ведут синтез многие молекулы РНК-полимеразы. В узнава-
нии знака начала и конца синтеза иРНК участвуют специальные белки. Место
начала транскрипции называют промотором. Место окончания транскрипции
терминатором. Максимально возможная длина участка, на котором происходит
синтез иРНК называют скриптоном. По мере развития организма от одной
клетки к эмбриону и далее к взрослому организму спектр иРНК меняется в
зависимости от зрелости и специализации клеток. Таким образом имеется
надклеточная регуляция, с одной стороны, включения одних и выключения
других скриптонов, с другой - размерами синтезированной иРНК, что ес-
тественно приводит к изменению величины и свойств транслируемых белков.
Рис.9. Схема модели гомеостата транскрипции иРНК на ДНК.
О гомеостатической модели репликации генетической информации
Репликация гена происходит почти по аналогичной схеме, но в едином
механизме удвоения всей хромосомы. Начало удвоения ДНК происходит всегда
с одного и того же места и идет полярно в обе стороны, пока удвоение ДНК
не достигает конечной или исходной точки, если ДНК кольцевая, как у бак-
терий. Участок, с которого начинается репликация, называется репликато-
ром. Фермент, обеспечивающий процесс репликации - ДНК-полимераза.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85