Таблицу менделеева: Таблица Менделеева

Ученые ЛЭТИ создали «Таблицу Менделеева» для систематизации элементов генетического кода

02.10.2022 14:00

1211

Добавить в закладки

Таблица генетического кода

 

Многие объекты в мире поддаются систематизации. Наиболее известным примером является периодическая система химических элементов, закономерности для которой установил русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Подобные случаи систематизации являются крайне важными. Например, таблица Менделеева может использоваться, чтобы изучить происхождение химических элементов или чтобы прогнозировать свойства ранее неизвестных веществ, которые могут обладать полезными свойствами для человека.
Одним из научных направлений, которое нуждается сегодня в систематизации элементов, является генетика. В 1960-е годы была сформулирована общепринятая таблица элементов генетического кода (нуклеотидов и аминокислот). Однако бурное развитие технологий обработки больших данных позволило значительно уточнить наши представления о генах. Стало понятно, что тогдашняя систематизация существенно устарела и не объясняет многие свойства генетического кода. Кроме того, принципы построения общепринятой таблицы сложились исторически и не имеют строгого математического обоснования. Поэтому существует необходимость поиска природных принципов для систематизации генетического кода.

«Мы разработали и теоретически обосновали расположение триплетов (единица генетического кода, состоящая из трех нуклеотидов) и кодируемых ими аминокислот в виде Канонической таблицы генетического кода. Название «каноническая» таблица получила в связи с расположением в ней блогов триплетов в последовательности четырех нуклеотидов гена: цитозин, гуанин, урацил, аденин, которая называется канонической. Мы сопоставили Каноническую таблицу генетического кода с Периодической системой химических элементов и отметили их сходство: наличие начального элемента, последовательное заполнение вакансий связей в пределах блоков триплетов.

Но есть и различия, например, число триплетов, в отличие от химических элементов ограничено», – рассказывает ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Александрович Карасев.
В прошлом для составления таблицы Менделеева требовалось обнаружить какую-либо фундаментальную закономерность между элементами. Так был сформулирован периодический закон – свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от веса атомов. Поэтому для построения таблицы генетического кода ученым ЛЭТИ требовалось найти аналогичный природный фундаментальный принцип для систематизации.
В исследовании использовалась обширная база данных биополимеров. В ходе поиска закономерностей специалисты обнаружили, что каждый триплет имеет связи только с определенными фрагментами белка, состоящими из пяти аминокислот (они получили название пентафрагменты). Благодаря построению математической модели выяснилось, что возможных комбинаций триплетов и связанных с ними пентафрагментов – 64, а вариантов различной пространственной структуры 16. На основании этих двух параметров были сформированы четыре строки таблицы по 16 столбцов, где каждому элементу были присвоены соответствия между триплетом и пентафрагментом. Полученная таблица позволила наглядно представить в генетическом коде элементы симметрии и антисимметрии и их преобразования друг в друга, циклическую периодичность триплетов как внутри строк, так и всей таблицы в целом. Результаты работы опубликованы в научном журнале Biosystems.
«Наша Каноническая таблица генетического кода может использоваться для прогнозирования пространственных структур, состоящих из известных белков или конструирования новых белков с заранее заданными полезными биологическими свойствами. Например, это могут быть потенциальные ферменты, лекарственные средства и даже технические электронные устройства молекулярного размера», – рассказывает Владимир Александрович Карасев.
Разработка таблицы проводилась в рамках разработки научного раздела ИЦ ЦМИД «Принципы топологического кодирования цепных полимеров», являющегося частью бионического направления. Исследования проводятся под руководством директора ИЦ ЦМИД Виктора Викторовича Лучинина. Ключевой целью направления является использование биологических закономерностей для создания роботов и других технических устройств.

Источник информации и фото: СПбГЭТУ “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)

Разместила Наталья Сафронова

генетика генетический код спбгэту «лэти»

Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Древнее морское существо Талли было беспозвоночным

20:00 / Палеонтология

Ученые Сибирского отделения РАН приблизились к разгадке существования новой физики

19:05 / Физика

В экспозицию Государственного исторического музея после реставрации вошли небесный и земной глобусы XVII века

18:30 / История, Наука и общество

В РАО открылась II Международная ассамблея «Педагог и время»

17:00 / Наука и общество, Образование

Космический интенсив в ИКИ РАН

15:30 / Космология, Наука и общество

Новый результат новосибирских ученых в области поиска «новой физики»

14:50 / Наука и общество, Физика

ОИЯИ развивает платформу для распознавания болезней растений

14:30 / Биология, Электронные технологии

Радиация изменила химическую структуру древесного вещества

13:30 / Биология, Химия

Ученые исследовали историю сибирского кедра за последние 130 тысяч лет

12:30 / Биология, Климат

Стартовал прием заявок на соискание IX Всероссийской премии «За верность науке»

12:30 / Наука и общество

«Сергей Петрович Капица был голосом науки для миллионов людей». Академик К.В. Анохин о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

«Его передача до сих пор остается непревзойденным стандартом». Академик Валерий Тишков к юбилею «Очевидного — невероятного»

24.02.2023

«Подобно комете на усыпанном звездами небе». Академик А.Л. Асеев о программе «Очевидное — невероятное»

24.02.2023

Татьяна Черниговская: «Нам всем повезло, что мы знали Сергея Петровича Капицу как просветителя»

24.02.2023

Ректор РосНОУ Владимир Зернов: «Очевидное — невероятное» — это квинтэссенция человеческого интеллекта

24.02.2023

Леопольд Лобковский: «Сергей Капица — человек самого высокого уровня, с которым было просто общаться»

24.02.2023

Смотреть все

Ученые ЛЭТИ построили «Таблицу Менделеева» для систематизации элементов генетического кода

Разработка позволит конструировать новые типы биополимеров, например, белков с заданными свойствами, которые будут востребованы в технике, фармакологии и других отраслях экономики.

30.09.2022 1192

Многие объекты в мире поддаются систематизации. Наиболее известным примером является периодическая система химических элементов, закономерности для которой установил русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Подобные случаи систематизации являются крайне важными. Например, Таблица Менделеева может использоваться, чтобы изучить происхождение химических элементов или прогнозировать поведение ранее неизвестных веществ, обладающих полезными свойствами для человека.

Одним из научных объектов, которые нуждаются сегодня в систематизации элементов, является генетический код. В 1960-ые годы была предложена общепринятая таблица элементов генетического кода, отражающая экспериментально установленные соответствия кодирующих триплетов и аминокислот. Однако бурное развитие исследований в области генетики с применением технологий расшифровки генов и последующей обработки больших баз данных позволило значительно уточнить наши представления о генетическом коде.

Стало понятно, что тогдашняя систематизация существенно устарела и не объясняет многие свойства генетического кода. Кроме того, принципы построения общепринятой таблицы сложились исторически и не имеют строгого математического обоснования. Поэтому существует необходимость поиска природных принципов для систематизации генетического кода.

«Мы разработали и теоретически обосновали расположение триплетов (единиц ДНК, состоящих из трех нуклеотидов) и кодируемых ими аминокислот в виде Канонической таблицы генетического кода. Название «каноническая» таблица получила в связи с расположением в ней блоков триплетов в последовательности: цитозин (C), гуанин (G), урацил (U), аденин (A), которая называется канонической. Мы сопоставили Каноническую таблицу генетического кода с Периодической системой химических элементов и отметили их сходство: наличие начального элемента, последовательное заполнение вакансий связей в пределах блоков триплетов. Но есть и различия, например, число триплетов, в отличие от химических элементов, ограничено».

 

Ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Александрович Карасев

В прошлом для составления своей таблицы Дмитрий Иванович Менделеев использовал обнаруженную им фундаментальную природную закономерность связей между элементами: им был сформулирован периодический закон – свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от веса атомов. Поэтому для построения теоретически обоснованной таблицы генетического кода ученым ЛЭТИ требовалось найти аналогичный природный фундаментальный принцип для систематизации.

В ходе поиска закономерностей специалисты обратили внимание, что неразветвленная цепь любого белка, которая закодирована триплетах, может быть представлена в виде цепного графа – особой математической модели, позволяющей отразить структуру белкового фрагмента. Причем по ряду критериев был определен минимальный фрагмент белка, пригодный для систематизации, который состоит из пяти аминокислот. Ученые ЛЭТИ назвали его пентафрагментом. Математически его структурная форма может быть представлена в виде цепного графа.

Затем, уже работая с графами, ученые ЛЭТИ с помощью математического анализа выяснили, что общее число структурных форм графа ограничено и всего их существует 64. Кроме того, все модели по ключевым параметрам можно разделить на четыре блока по 16 вариантов. При этом каждый цепной граф соответствует структурной форме пентофрагмента белка. Используя эти соответствия, на основе системы из 64 цепных графов была построена система из 64 триплетов. Затем ученые добавили каждому триплету связанные с ними аминокислоты – так получилась Каноническая таблица генетического кода, состоящая из 64 ячеек. Результаты работы опубликованы в научном журнале Biosystems.

«Полученная таблица позволила наглядно представить в генетическом коде элементы симметрии и антисимметрии и их преобразования друг в друга, а также циклическую периодичность триплетов внутри строк, столбцов и блоков таблицы в целом. Наша разработка может служить основой при построении алгоритмов прогнозирования пространственных структур белков с известной последовательностью аминокислот, а также для конструирования новых белков с заранее заданными полезными свойствами. Например, это могут быть новые ферменты, лекарственные средства, средства защиты растений от сорняков (гербициды) и от вредных насекомых (инсектициды) и даже технические электронные устройства молекулярного размера».

Ведущий научный сотрудник Инжинирингового центра микротехнологии и диагностики (ИЦ ЦМИД) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Владимир Александрович Карасев

Разработка таблицы проводилась в рамках выполнения научного раздела ИЦ ЦМИД «Принципы топологического кодирования цепных полимеров», являющегося частью бионического направления. Исследования проводятся под руководством директора ИЦ ЦМИД проф. Виктора Викторовича Лучинина. Ключевой целью направления является использование биологических закономерностей для создания принципиально новых технических устройств молекулярного размера.

---

Периодическая таблица – Королевское химическое общество

Перейти к основному содержанию

У вас не включен JavaScript. Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы получить доступ ко всем функциям сайта.

Интерактивная периодическая таблица Королевского химического общества включает историю, алхимию, подкасты, видео и тенденции данных по периодической таблице. Нажмите на вкладки вверху, чтобы изучить каждый раздел. Используйте кнопки выше, чтобы изменить свой взгляд на периодическую таблицу и просмотреть потрясающую иллюстрацию визуальных элементов Мюррея Робертсона. Нажмите на каждый элемент, чтобы прочитать подробную информацию.

РФ

104

Дб

105

сержант

106

ч

107

Hs

108

Мт

109

Дс

110

Rg

111

Сп

112

Нч

113

Флорида

114

Мак

115

Ур.

116

Ц

117

Ог

118

FM

100

Мэриленд

101

Нет

102

Лр

103

Загрузите наше бесплатное приложение Периодической таблицы для мобильных телефонов и планшетов.

 

Интерактивная периодическая таблица | ChemTalk

Отображение по

Химические группы

Свойства

Электроны

Периодические тенденции

Дата обнаружения

Дисплей на

Атомный вес

Ст. Фаза

Отображение по

Электронная конфигурация

Магнетизм

Общее окисление Состояния

Общие многоатомные ионы

Отображение по

Электроотрицательность

Атомный радиус

Энергия ионизации

Самая низкая

Самая высокая

Таблица составлена ​​Бо Брамером ([email protected]) и разработана Самантой Магпантай ([email protected]). Copyright 2022 Бо Брамер ([email protected])

Подробнее о [элемент]

Направление увеличения

Показать общее направление тренда

Поговорим о Периодической таблице

Периодическая таблица имеет долгую и богатую историю. Это табличное расположение химических элементов, организованное на основе их атомного номера, электронных конфигураций и химических свойств. Впервые он был предложен русским химиком Дмитрием Менделеевым в 1869 году, хотя концепция организации элементов на основе их свойств не была совершенно новой.

Вклад Менделеева состоял в том, чтобы организовать элементы в соответствии с их атомным весом, а также оставить пробелы для неоткрытых элементов, которые он предсказал на основе периодичности таблицы. Это предсказание позже подтвердилось открытием галлия, скандия и германия, свойства которых соответствовали предсказаниям Менделеева. Вот первая таблица Менделеева, опубликованная в 1879 году.. Вы видите, где Менделеев предсказал галлий? Он буквально опередил свое время.

Периодическая таблица претерпела множество изменений и уточнений с момента своего создания, а современная версия организована на основе количества протонов в ядре элемента (то есть его атомного номера). Он остается основным инструментом в химии, помогая ученым предсказывать свойства и поведение элементов и позволяя им разрабатывать новые материалы и соединения.

Как вы, наверное, заметили, с тех пор таблица прошла долгий путь. ChemTalk стремится предоставить вам самую красивую и элегантную периодическую таблицу в мире. В связи с этим мы хотели бы представить нашу новую интерактивную таблицу Менделеева, идеальный инструмент для изучения волшебного мира химии! Мы взяли традиционную периодическую таблицу и превратили ее в захватывающий интерактивный опыт, который будет привлекать и вдохновлять как химиков, так и нехимиков. Всего несколькими щелчками мыши вы можете изучить свойства и характеристики каждого элемента, узнать о его использовании и применении и даже увидеть периодические тенденции в действии. Являетесь ли вы опытным химиком или только начинаете свое путешествие, наша интерактивная таблица Менделеева — идеальное место для начала!

14 или 15 элементов в f-блоке?

В нашу таблицу мы включили 15 элементов в разделы «f-блок», а именно лантаниды и актиноиды. Это также то, что использует периодическая таблица IUPAC. Однако по этому поводу ведутся споры, и некоторые химики считают, что в f-блоке должно быть только 14 элементов из-за того, что f-подоболочка содержит только 14 электронов.