Wprowadzenie

Wykład organizacyjny

Informacja genetyczna: geneza i współczesne metody jej badania
Prowadzący: Dr Przemysław Płonka
Punktacja:

30

ECTS 3

Limit miejsc: brak

Semestr: L

Wymiar: 30 godz. wykładów

Miejsce: D106

Termin: L: czwartki 16-18

Warunki wstępne: brak, wskazane zaliczenie kursu biofizyki i genetyki
molekularnej
Sposób zaliczenia: kolokwium (?)
Kurs ilustruje tezę, że pomimo burzliwego rozwoju genetyki molekularnej nie
powstała jeszcze precyzyjna definicja informacji genetycznej. Przedstawia
stan i metodologię badań nad informacją genetyczną przyjmując punkt
widzenia semiotyki i kontrastując te zagadnienia z ogólnie rozumianą
informacją w układach biologicznych, oraz z wiedzą i metodologią badań
NOŚNIKÓW i REPREZENTACJI informacji genetycznej – kwasów nukleinowych i
genomów. W ten sposób podejmuje próbę dookreślenia i doprecyzowania
pojęcia informacji genetycznej – jednego z pojęć najczęściej używanych przez
współczesnych biologów.

Wykład 1. - Organizacyjny:
Co to jest informacja genetyczna?
Wykład 2.- Definicja sterowania i kumunikatu. Dwa aspekty komuikatu:
materialny (nośnik i forma) oraz niematerialny (informacja)... Definicja
informacji genetycznej: czym nie jest informacja genetyczna, próby definicji
informacji w ogóle i brak tej definicji, informacja a sterowanie, informacja a
kod, informacja a ilość informacji. Informacja a reprezentacja informacji,
nośnik informacji a reprezentacja nośnika. Syntaktyczny, semantyczny i
pragmatyczny aspekt informacji. Definicja ilości informacji. Definicja bita.
Informacja jako własność komunikatu w funkcji zbioru komunikatów.
Względność ilości informacji – makrostan i mikrostany komunikatu.
Maksymalna i aktualna zawartość informacji w komunikacie. Redundancja.
Informacja a entropia.
Co to jest język?
Wykład 3. – Różne znaczenia pojęcia „znaczenie”. Trichotomia
Buehlerowskiego modelu znaku (symptom, sygnał, symbol), elementy
schematu komunikacji językowej Romana Jakobsona a funkcje języka i próba
odnalezienia ich w komunikacji genetycznej: nadawca (funkcja emotywna),
odbiorca (funkcja konatywna), kontekst (funkcja poznawcza), kod (funkcja
metajęzykowa), komunikat (funkcja atraktywna), sytuacja komunikacji
(funkcja fatyczna). Pojęcie języka jako kodu. Fonemowość. Uniwersalia
językowe.

•

Kto z kim rozmawia w komunikacji genetycznej?

•

Wykład 4. - Zapis informacji genetycznej – język czy „język”. Czy zapis informacji genetycznej jest

językiem? Uniwersalia językowe w odniesieniu do języka genetycznego. „Fonemowość” języka

genetycznego. Ile jest języków genetycznych? Poszukiwania funkcji języka genetycznego: Funkcja

poznawcza (treść komunikatów genetycznych) i konatywna (odbiór komunikatów genetycznych),

funkcja metajęzykowa i atraktywna (wybór konkretnego komunikatu genetycznego spośród wielu

dostępnych i jego interpretacja), funkcja fatyczna (przekaz komunikatów genetycznych). Problemy

z funkcją ekspresywną. Funkcje ześrodkowane przez mutacje i zjawisko rekombinacji genetycznej.

Praktyczne aspekty obróbki informacji genetycznej przez człowieka.

•

Co to jest zmiana kodu genetycznego?

•

Wykład 5. – Inne kody w przekazie informacji biologicznej: parakodony De Duve’a, umotywowane

kody miejsc aktywnych enzymów, hormonów i parahormonów, kod częstotliwościowy (analogowo-

binarny) impulsów nerwowych. Kod metylacji DNA. Kod binarny jako najprostszy język... Układ

immunologiczny jako system kognitywistyczny. Zmiana i rozszerzanie kodu genetycznego w

rozumieniu potocznym i ścisłym.

•

Skąd bierze się energia do replikacji kwasów nukleinowych?

•

Wykład 6. – Pochodzenie informacji genetycznej – teoria Manfreda Eigena: sylwetka Manfreda

Eigena, człowieka Renesansu na zesłaniu w XX wiek. Istota podejścia Eigena do genezy informacji

genetycznej. Pojęcia wartości przystosowawczej, średniego nadmiaru produkcji, hipercyklu, progu

błędów, sekwencji „master” oraz kwazigatunku.

•

Co jest „mową” a co „pismem” w komórce?

•

Wykład 7. – Tajemnice RNA: istota magii (tożsamość znaku i znaczenia). Rybozym jako cząsteczka

magiczna. Dezoksyrybozymy. Relikty świata RNA – przegląd procesów biochemicznych

zachodzących z udziałem RNA. Poglądy na temat „praRNA” – ewentualnego pierwotnego nośnika

informacji. Gdzie szukać „języka tworzenia”. Nukleacja informacji. Co to są języki i gramatyki

bezkontekstowe? Badania struktury kwasów RNA z zastosowaniem stochastycznych gramatyk

bezkontekstowych – implikacje biologiczne i filozoficzne.

•

Co było pierwsze? (intron/egzon, DNA/RNA, Procaryota/Eucaryota)?

•

Wykład 8. - Muzykologiczne aspekty badań nad informacją genetyczną. Ewolucja informacji

genetycznej jako proces kompozycji dzieła muzycznego: powielanie i mutowanie krótkich

sekwencji („fraz”). Pochodzenie translacji i dużych genomów. Pochodzenie intronów (koncepcje

„intron-first” i „exon-first”). Co było pierwsze – DNA czy RNA? Co było pierwsze : białko czy kwas

nukleinowy? Co było pierwsze: Procaryota czy Eucaryota? Próba syntezy.

•

Czy rzeczywiście „najlepsze” geny to takie, które kodują „najlepsze” białka?

•

Wykład 9. – W poszukiwaniu periodyczności, czyli różne metody analizy zapisu informacji

genetycznej – analiza Fouriera, analiza „falkowa” (wavelet), analiza fraktalna. W poszukiwaniu

metajęzyka genetycznego (metajęzyków?): kryptologia w służbie genetyki i genetyka w służbie

kryptologii.

•

Co jest zakodowane w genach i gdzie są zakodowane białka?

•

Wykład 10. - Stochastyczny i niestochastyczny charakter komunikatów genetycznych.

Zależność Zipfa (frequency - range) w odniesieniu do języków naturalnych i sekwencji

nukleotydowych. Analiza Zipfa w odniesieniu do genomu, transkryptomu i proteomu.

Dlaczego DNA nie spełnia prawa Zipfa? Wpływ formy nośnika na treść czyli czym różni się

język genetyczny od języków mowy ludzkiej.

•

Co jest nośnikiem informacji genetycznej?

•

Wykład 11. - Gnergia – informacyjny charakter zjawisk biologicznych na poziomie

molekularnym. Gnergony. Polimeraza DNA jako maszyna Turinga. Nierozerwalność energii

i informacji cechą procesów i obiektów żywych. Zwijanie i rozwijanie informacji.

Algorytmiczna koncepcja informacji. Co w końcu jest nośnikiem informacji genetycznej?

•

Czy komórka działa jak komputer?

•

Wykład 12. – Co to są DNA-komputery: problem komiwojażera, droga Hamiltona,

algorytmy niedeterministyczne, zasada działania pierwszego komputera DNA Leonarda

Adlemana. Działanie informacji genetycznej w komórce.

•

Co to jest język genetyczny?

•

Wykład 13. - Zaliczenie.

Pytania:

• W trakcie wykładu tylko pytania

ułatwiające śledzenie toku

• Pytania problemowe na piśmie po

wykładzie albo przed wykładem
(podpisane albo nie…)

• Niektóre mogą być (i bywały)

wykorzystane przeze mnie do
wykładu

Zaliczenie:

1. 5 pytań (test wyboru, 5 odpowiedzi, w tym

1 prawidłowa, ze wskazaniem na

prawidłową; w razie wyższej konieczności –

inna forma, np. test wielokrotnego wyboru,

ale musi być wskazana prawidłowa

odpowiedź (odpowiedzi). Punktacja – 10 pkt

(1 za pytanie, 1 za prawidłowo wskazaną

prawidłową odpowiedź). Można się raz

pomylić (9-10 pkt = bdb, 8 +db, 7 db, 6 +dt,

5 dt, <5 – zobaczymy…). Termin – dowolny

przed końcem sesji letniej. Indywidualne

konsultacje przed końcem semestru letniego

nie będą brane pod uwagę przy ocenie.

Pytania powtarzające się nie będą oceniane!!

2. Aktywność na zajęciach
3. Frekwencja

(2 i 3 brane pod uwagę w sytuacjach wątpliwych)