You are viewing shkrobius

Quizzing the Anonymous - Почему молоко белое?
March 19th, 2014
08:07 am

[Link]

Previous Entry Share Next Entry
Почему молоко белое?
from http://shkrobius.livejournal.com/421077.html?thread=4494549#t4494549

Мы млекопитающиe; выделение молока - наш коронный номер. Главный молочный белок - казеин - сидит в суперобразованиях, называемыми казеиновыми мицеллами (aka casein-phosphate transport complexes). Они большие (100+ nm), хорошо рассевают свет, и молоко выглядит белым.

Их структура как была неизвестна, когда их открыли, так и поныне тайна. За это время определили структуры целых рибосом; рост вычислительной мощности и синхротроны относительно быстро (за 50 лет) привели к ответу.

Причина успеха в том, что рибосома построена иерархически из блочных структур фиксированной формы. Казеины - необычные белки, y них фиксированной формы нет. Когда они собираются в мицеллу, а та - в суперобразованиe, форма компонент начинает сильно меняться, и все от всего зависит.
http://rdo.psu.ac.th/sjstweb/journal/27-1/19casein-micelle.pdf
http://trace.tennessee.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2733&context=utk_graddiss

Казалось бы, рибосома гораздо хитрее устроена, это сложнейшая машина, но - нет. Именно потому, что - машина. Она устроена так, что доступна анализу. А казеиновая мицелла - нет. За тридцать лет прогресс в понимании структуры этих мицелл по-существу нулевой.

Как устроена машина разобрать, в принципе, можно. В этом смысле, жизнь устроена просто. Как устроена, скажем, атмосфера, разобрать практически невозможно. Это разница между органическим синтезом и смешиванием в колбе всех мыслимых реагентов и катализаторов.

Mолоко белое потому, что казеин самоорганизуется в мицеллы, которые имеют наблюдаемые свойства, но почему - неизвестно. Прогресс компьютеров тут не подмога, т.к. рассчитать систему такой сложности, без иерархии приближений, не смог бы и компьютер размером с наблюдаемую вселенную, работающий с сотворения света.



***

В нас сильно вколотили, что жизнь сложна. Это верно, но лишь отчасти. Казеин не часть живого, это продукт выделения, предназначенный для питания, он уже часть мертвого. В живом появление такого странного белка практически невозможно, там все контролируемо и управляемо на много уровней. Где это заканчивается, начинается смерть. Граница идет по мясу и молоку, грубо говоря. Молока смерть уже коснулась изнутри. Это не видно глазу, но ведь не все ему видно. Мертвое непредсказумо и сложно из-за огромного числа взаимодействующих компонент, которые не образуют никакой системы.

Нелепо утверждать, что Х непредсказуемо, но смертельного в этом нет. Это синонимы.

PS белое и мертвое
http://duchifat.livejournal.com/1531717.html?thread=7793477#t7793477

(34 comments | Leave a comment)

Comments
 
[User Picture]
From:flying_bear
Date:March 19th, 2014 06:40 am (UTC)
(Link)
Спасибо. Важный момент для размышлений о природе сложности. Очень яркая иллюстрация к противопоставлению колмогоровской сложности (у казеиновых мицелл) и содержательной сложности (у рибосом).

Edited at 2014-03-19 06:40 am (UTC)
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 08:02 am (UTC)
(Link)
Я ей (колмогоровской сложности) выражаю свое решительное нет.
[User Picture]
From:flying_bear
Date:March 19th, 2014 08:10 am (UTC)
(Link)
Я тоже. Но (цитируя старую педагогическую дискуссию), "розги, конечно, отменить можно, но что взамен?".
[User Picture]
From:cousin_it
Date:March 19th, 2014 03:58 pm (UTC)
(Link)
Было бы здорово, если бы была хорошая альтернатива этому набору идей - K-complexity, Martin-Löf randomness, AIXI, вот это все. Я бы первый обрадовался, т.к. пытаюсь решать задачи, в которых без этого никуда. Но пока никакой альтернативы не видно, и похоже, что если ее и придумают, то скорее всего путем дальнейшего развития в том же направлении. А Вы можете описать свою позицию подробнее?
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 20th, 2014 05:23 am (UTC)
(Link)
Я не вижу, как эти идеи помогли и помогают в понимании сложности. Если нет альтернативы, значит ее время не пришло, но и дальнейшее углубление в тупиковом направлении кажется бесполезным. По-моему, подход с объективизацией сложности только запутывает. Определение сложного не представляется настолько важным вопросом, что его нельзя отложить, скажем, лет на 300. Т.е. вполне возможно, что алгоритмическая сложность чрезвычайно полезна в областях, непосредственно имеющих дело с алгоритмами. Однако, речь идет о проекции всего этого на реальный мир. Реальный мир таков, что простейшую систему едва просчитаешь точно.
[User Picture]
From:cousin_it
Date:March 20th, 2014 11:38 am (UTC)
(Link)
Ясно, спасибо! В общем согласен.
[User Picture]
From:burrru
Date:March 19th, 2014 07:07 am (UTC)
(Link)
Очень интересно. Как и всегда. Спасибо!
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 07:59 am (UTC)
(Link)
И Вам спасибо за интерес.
[User Picture]
From:solomon2
Date:March 19th, 2014 07:13 am (UTC)
(Link)
Если плюнуть слюной и растереть, то микроскопическая структура получившегося пятна будет наверное непредсказуема и "сложна", но это какая-то другая сложность по сравнению со структурой рибосомы. У рибосомы есть смысл: сама она может быть относительно проста, но производит белок, выполняющий сложную функцию для построения сложного организма.
Небольшая вариация структуры делает рибосому непригодной к работе, а так ли с мицеллами?
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 07:47 am (UTC)
(Link)
Рибосомный комплекс тоже выполняет сложную функцию, и далеко не все мутации в нем фатальны для этой функции.

С казеином я просто не знаю, насколько экстенсивно можно менять. Функций у него наперечет (в основном, упаковать фосфат кальция цитрат для детеныша + белок для питания). Почему выбран такой заковыристый способ, я сказать затрудняюсь. Есть огромное количество белков, переносящих кальций. Т.е. я могу нафантазировать такие причины, но я не видел ничего, кроме фантазий. Это одна из страннейших структур в природе. Вероятно, результат кооптации, но непонятно чего и зачем. Думают, это были изначально какие-то белки, задействованные в развитии зубов, см
http://mbe.oxfordjournals.org/content/28/7/2053.full.pdf
[User Picture]
From:ile_eli
Date:March 19th, 2014 07:35 am (UTC)
(Link)
100 nm не должно бы рассеивать (видимый) свет. Меньше половины длины волны вообще почти не заметно.
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 07:58 am (UTC)
(Link)
У них огромная полидисперсия, от 50 нм до микрона, причем мицеллы еще могут между собою слипаться.
[User Picture]
From:freedom_of_sea
Date:March 19th, 2014 08:43 am (UTC)
(Link)
куча песка тоже невообразимо сложна, если рассматривать связи каждой песчинки. Но зачем?
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 08:57 am (UTC)
(Link)
У меня есть приятель, который занимается физикой гранулированных сред. Самый большой грант он получил от фармацевтической компании, которой надо было смешивать порошки А и В. Что только они не делали, у них никогда не получалась однородная смесь во всем объеме, и компания терпела колоссальные убытки.
[User Picture]
From:kilka_v_avtomat
Date:March 19th, 2014 09:03 am (UTC)
(Link)
И у него получилось?
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 09:18 am (UTC)
(Link)
Не помню уже, дело давнее.
[User Picture]
From:freedom_of_sea
Date:March 19th, 2014 09:06 am (UTC)
(Link)
получилось?
Думаю, не обязательно знать устройство всей кучи и огромный мир в зерне песка, нужно вычленить ключевые закономерности
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 09:16 am (UTC)
(Link)
Не помню уже, но теорию он там навел будь здоров. К сожалению, вычленятель пока еще не изобрели; что важно, а что неважно заранее трудно понять. Вы знаете, что песок образует кучи не из изучения отдельной песчинки и экстраполяции ее свойств, а из опыта, приобретенного в песочнице.
[User Picture]
From:muh2
Date:March 19th, 2014 09:36 am (UTC)
(Link)
Казалось бы такие структуры (в отличие от машин) должны сравнительно прилично описываться статфизикой. Там есть что-то сильно вылазящее за?
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 10:07 am (UTC)
(Link)
Описание фолдинга белков одна из самых трудных проблем именно с точки зрения статфизики... А уж когда там несколько субъединиц и конформации зависят от специфики их взаимодействий... Нет согласия даже по самым основным чертам получающихся структур. Они попадают в ту область, где нет ни методов, ни подходов. В молоко.
[User Picture]
From:muh2
Date:March 19th, 2014 11:35 am (UTC)
(Link)
Это, как мне кажется, потому, что там сравнительно малое количество элементов каждого типа. 1 плоскость размером аха и одна плокость размером бхб и две спирали. Там вообще статы-то применимы? вот когда этих плоскостей да спиралей много...
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 08:33 pm (UTC)
(Link)
Проблема в том, что на потенциальных поверхностях огромное количество локальных минимумов.
[User Picture]
From:muh2
Date:March 19th, 2014 09:10 pm (UTC)
(Link)
Ну стеклянная наука хоть и не сильно продвинулась, но все лучше, чем ничего. Опять же - а минимумы - глубокие?
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 20th, 2014 05:40 am (UTC)
(Link)
Глубокие, можно хорошо в них застрять; нет отбора на функциональный глобальный минимум. "И так сойдет".
[User Picture]
From:muh2
Date:March 20th, 2014 10:43 am (UTC)
(Link)
Ну тогда можно изучать статистику минимумов. Раз и так сойдет. Чем, насколько я понимаю, стеклянные люди и занимаются.
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 20th, 2014 11:35 am (UTC)
(Link)
Из кирпичей, которые меняют форму, можно уж больно много чего построить...
[User Picture]
From:overscience_mes
Date:March 19th, 2014 11:50 am (UTC)
(Link)
вы не могли бы определить, что такое сложность в этом контексте... сомневаюсь, что сложность можно определить по прогрессу в понимании

работы над структурой рибосомы велись более 30 лет, о первых кристаллах я слышала около 25 лет назад, структуры появились не так давно - казеиновые агломераты такого интереса не вызывали, насколько мне известно

[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 19th, 2014 08:30 pm (UTC)
(Link)
А почему бы и нет? Прогресс отражает познаваемость.

Конечно, казеиновые мицеллы - не рибосомы (по общему значению), но для молочной промышленности они на первом месте, немалые деньги были потрачены на эту проблему.
[User Picture]
From:sozdam_sustain
Date:March 20th, 2014 05:08 am (UTC)
(Link)
Интересный аспект разделения мяса и молока...
а вот кератин тоже выделение на границе живого и неживого, но такой сложности в нем, как я понимаю, нет
альфа-кератин волос вроде бы сложнее, чем бета-кератин рогов и копыт
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 20th, 2014 05:38 am (UTC)
(Link)
Кератин, в общем, вполне себе мясной с небольшой добавкой "молочного". Последнего куда больше в лигнине или меланине. Конечно, еще кости-зубы и прочие биоминералы. Но на них "смерть" уже аршинными буквами написана. Минерализация идет в умирающих клетках. В общем, примеров смешивания мясного и молочного в природе мало и это всегда специальные материалы, хорошо отделенные от остального. Понятно почему: непредсказуемая форма разрушает принцип узнавания биомолекул.
[User Picture]
From:sozdam_sustain
Date:March 20th, 2014 05:57 am (UTC)
(Link)
Да, лигнин и меланин штуки непростые. Или вот совсем экстремальный пример - гуминовые кислоты.
Целлюлоза да хитин попроще и повеселее будут...
[User Picture]
From:sika_mor
Date:March 20th, 2014 08:23 am (UTC)
(Link)
ви же про кошер !
[User Picture]
From:nadabramaa
Date:March 22nd, 2014 09:20 am (UTC)
(Link)
А у бегемотов молоко розовое. Вот.http://www.8lap.ru/upload/iblock/6ce/6ceb047eb5a7edd2acadc669c3d5d26c.jpg
[User Picture]
From:shkrobius
Date:March 22nd, 2014 03:12 pm (UTC)
(Link)
Спасибо, не знал. Про то, что они потеют красным читал в Nature лет 10 назад; сейчас глянул - а пигмент-то уже изолировали и структуру определили. Вот как время-то летит...
My Website Powered by LiveJournal.com