生命起源的现代探讨：基于磷酰化氨基酸的核酸和蛋白质共起源学说评这

先有核酸还是先有蛋白质,是当前生命起源研究中的难题。本文以讨论现代生物学和物理学对生命本质的认识后,评介了中国学者提出的一个基于Ｎ－磷酰化氨基酸自组装的蛋白持和核酸共进化的模型。     

生命起源的途径：关于多分子体系形成的看法

生命的起源问题,是一个古老的哲学问题,也是现代自然科学的重大课题之一。根据科学的推算,我们居住的地球从诞生到现在约有46亿年的历史,在地球诞生后经历了近十亿年的化学进化才产生了生命——蛋白质和核酸相互作用的生命体系。目前关于生命起源的化学进化过程大体可划分为四个阶段:(1)由无机小分子物质形成有机小分子物质;(2)由有机小分子物质形成生物大分子;(3)由生物大分子组成多分子体系;(4)由多分子体系演变为原始生命。据推测,原始地球大气是还原性的,主要有甲烷、氨、氮、氢、水蒸汽和二氧化碳等,此外还有一些硫化氢(H_2S),氰化氢(HCN)等其它成分。经过了30多年的     

生命起源的历程始于何处?--从化学进化到生物进化的探索

生命起源开始于从化学进化进入生物进化．然而,在原始细胞出现之前,已存在一个有蛋白质、核酸等生命要素的过渡期．那么,生命起源的历程究竞从何处开始?对这个未解之迹,进行了讨论．首先,从化学进化到生物进化要实现3个相变,即：从随机的有机化学反应相变为定向代谢途径;从消旋体环境相变为生物手性环境：从化学混沌状态相变为生命耗散结构．通过比较分析发现,由于前生命化学时期出现了丙酮酸．它的独特性质导致了这3种相变同步发生,其中起驱动作用的是定向代谢途径．它起源于以丙酮酸为基质的逆向糖酵解(糖生成途径)．     

生命的两次起源论：介绍一种新的生命起源假说

本文介绍了美国著名物理学家戴森提出的“生命的两次起源”的假说。其基本思想是,生命分两次出现,第一次始于蛋白质;第二次始于核酸。核酸开始是专性寄生物,以蛋白质为生,并利用蛋白质的代谢产物,取得自身的复制。     

先有核酸,还是先有蛋白质?

先有鸡还是先有蛋的问题,早在古希腊时代就已提出。核酸和蛋白质之间,也存在着同样的关系。核酸的复制需要酶这样的蛋白质,而蛋白质的合成,又需要核酸作为模板。那么,倘若一直上溯到生命的起源,核酸和蛋白质到底是谁先存在呢?这是一个让内行们犯难的“老问题”。早在50年代,英国大科学家贝尔纳应邀在莫斯科大学作学术报告时,就向苏联的生物化学家奥巴林寻求答案。当时,奥巴林急红了脸,最后羞愧地答道:无可奉告。在此之后的几十年中,科学家们对此问题的议论依然众说纷纭,莫衷一是。核酸与蛋白质是两类重要的生物高分子化合物。以前我们知道,它们有着完全不同的生物功能。对地     

遗传密码子的起源——从能量转化到信息化

大自然将奥秘或法则隐匿于一套密码之中,藉此创作出数以千万计的物种,之后又将其销毁,周而复始,生生不息……虽然遗传密码子的破译已过去了半个多世纪,但对它的起源人们依然一无所知,有人甚至宣称这是不可知的,还有一些人则认为它源自外来的设计。生命/遗传密码子的起源被誉为现代生命科学的最大谜团之一,但它却关乎人们对生命本质与演化的认知。关于遗传密码子的起源,已提出了各式各样的假说,如凝固事件假说、立体化学假说、共进化假说、综合进化假说,等等。但这些假说有两个致命缺陷:首先,没有哪一个能解释为何遗传密码子要如此演化;其次,都未从生化系统演化的视角来予以解释(部分与整体的关系)。近年,虽然对密码子变异或可塑性及其与氨基酸分配的关系等研究很多,但在密码子起源方面几乎没有取得实质性进展。本文从密码子与生化系统的内在关联之中探寻它们可能的协同演化机理,认为遗传密码是原始细胞从能量转化到信息化演化过程的产物,而三磷酸腺苷(ATP)扮演了最重要的角色。本文提出的"ATP中心假说"认为,ATP既是能量的载体,也是信息的载体,在核酸和蛋白质之间搭起了桥梁,是遗传密码子出现的始作俑者:(a)ATP是光能转化成化学能的终端;(b)导演了一系列的生化循环(如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等)及令人眼花缭乱的元素重组;(c)它通过自身的转化与缩合将错综复杂的生命过程信息化——筛选出用4种碱基编码20多种氨基酸的三联体密码子系统(43=64,还有相当大的编码冗余),精巧地构建了一套遗传信息的保存、复制、转录和翻译以及多肽链的生产体系;(d)演绎出蛋白质与核酸互为因果的反馈体系,并在个体生存的方向性筛选中,构筑了对细胞内成百上千种同步发生的生化反应进行秩序化管控(自组织)的复杂体系与规则,最终建立起个性生命的同质化传递机制——遗传。当然,未来还需要更多的实验证据来验证这一假说。     

问:蛋白质、核酸都是通过缩聚反应形成的吗?

答:由于人们对教材内容机械引入或对教材语意曲解,因而众多的复习资料无论在介绍蛋白质、核酸的结构还是生命起源时都人为地强调氨基酸"缩合"形成蛋白质、核苷酸"聚合"形成核酸.     

合成生物学在生命起源、进化、结构和功能相互关系研究中的作用

生命从何而来?生物进化的原理和分子机制是什么?生物如何组装具有特定结构的分子和细胞,又如何从一个细胞生长发育为一个有规则结构的生物体?这些古老的生物学基本问题至今仍然蒙着神秘的面纱.在过去几十年中,合成生物学这门新兴交叉学科融合了生命科学、工程学、物理学与化学等诸多学科中的内容,旨在通过设计和建造新的生物元件、功能和系统,以创建在自然界中并不存在的可控方式、生物逻辑和生命系统.合成生物学的出现或许能够克服此前的技术障碍,在回答生命起源、进化、结构与功能等问题上提供新的有趣的观点;此外,它也可能改变对生命已被广泛接受的定义,从而挑战认知生命的方式.     

15种氨基酸随机肽库的小盒式DNA编码文库的构建

采用小盒式DNA编码文库的构建策略,选取在进化上可能起源较早的15种氨基酸,按照其简并密码子合成了一个为10个随机氨基酸编码的小盒式DNA模板,经过连续3轮的PCR扩增、酶切及连接的小盒式文库组装过程,成功构建了一个文库容量达1.31×10¹²/ml,随机编码区长达97个氨基酸的小盒式DNA编码文库。     

“生命的起源”一节教学

生命的起源问题,是生命科学上的一个未解之谜。教师如何根据教学大纲要求和教材提供的有关生命起源的知识信息,发挥教师的主导作用,突出学生的主体参与进行启发式教学,我的做法和体会如下。1教学过程展示版图（1）,让学生回忆旧知识,思考回答图上各种物质之间有什么具体联系。然后教师进行概括并指出,生命与非生命物质之间存在着必然联系。我们要问,生命是怎样由非生命物质起源？当今地球上形形色色绚丽多彩的生物哪里来的？以上问题的回答需要我们学习第六章知识。第六章生命的起源和生物的进化。先学习第一节生命的起源。（横线上…     

核蛋白基本单元的合成－O－乙基－UMP－丙氨酸甲酯

在合成磷酰蛋白的模型化合物体Ｎ－（Ｏ,Ｏ－二烷基）磷酰化氨基酸（１）的基础上,首次合成了有机磷生命化学的模型化合物──核蛋白基本单元Ｎ－（Ｏ－烷基,Ｏ－核苷）磷酰化氨基酸（２）,并对上述物质进行了分离、鉴定、比较了两种模型的合成方法。这对在小分子水平上,深入研究磷酰基的参与作用和蛋白质与核酸之间的互相作用机理提供了较好的模型化合物。     

生物多样性起源与进化研究进展

生物多样性的起源与进化是生命科学领域最重要的科学问题之一。多组学数据的积累和相关分析技术的发展, 极大地推动了人们对生物多样性起源与进化的理解和研究, 使得阐明生物进化事件发生的过程与机制成为可能。值此《生物多样性》创刊30周年之际, 本文简要回顾生物多样性起源与进化相关研究在近年来取得的重要研究进展, 以期帮助读者了解该研究方向的发展现状。过去10年中, 生物多样性起源与进化相关研究在生命之树重建、生物多样性时空分布格局、物种概念、物种形成与适应性进化以及新性状起源与多样化等方面取得了许多重要进展, 并在此基础上厘清了许多分类单元间的系统发育关系、揭示了生物多样性分布格局的部分历史成因、提出了新的物种概念和物种形成模型、阐明了新性状和新功能发生的部分分子机制。我们认为, 更精准地重建生命之树、深入挖掘基因组数据以及多学科交叉融合将是今后生物多样性研究的主要趋势。     

核酸自组装纳米递送载体的研究进展

随着核酸纳米技术的飞速发展,核酸自组装纳米载体已成为药物递送领域的研究热点。针对核酸自组装纳米载体在药物递送中的应用进展进行了系统综述,讨论了不同的核酸自组装策略,阐述了多种靶向递送和药物控制释放方法,同时,总结了核酸自组装纳米递送载体在蛋白质药物、核酸药物、小分子药物和纳米药物递送中的应用,并针对该领域的挑战和未来发展趋势进行了总结和展望,以期为药物递送领域和新型药物系统研究提供参考。     

细胞核起源研究的意义和研究途径的探讨

细胞核的起源是真核细胞进化形成的关键。回顾了过去几十年国内外对细胞核起源问题的探索历程,通过多年的摸索找到了一个条切实可行的探索细胞核起源问题的途径。其要点：在一系列的进化环节中首先抓住原始性的细胞核这一重要环节,探明原始性细胞核的特性,解决了从原始核到典型细胞核的进化问题,原始性细胞核自身的起源问题也就有了基础,为探源始性细胞核的特性,需要在现存的原生生物中间寻找最原始的类群,然后对它们的细胞核进行尽可能深入地和多方面地研究,对所得结果作进化地分析,以期提出一个原始性细胞核的模型,依据这个模型也就可对典型的细胞核的进化形成和原始核自身的起源作出推论,而这个原始性细胞核的模型,依据这个模型也就可以对典型细胞核的进化形成和原始核自身的起源作出推论,这些推论是可以设法加以检验的,不仅可以检验这些推论的正确性,而且对原始核模型的建立是重要的,可以据之加以发展,修正,甚至否定,沿此途径已经否定了原始性细胞核的涡鞭毛虫核模型,进而提出了双滴虫核模型。     

分子进化的概念、理论和方法

严格地说,“分子进化”有两层含意。一层含意是 指生命起源时期的化学进化,即有机分子由简单向复 杂的演变〔们;另一层含意是指生物进化过程中,构成生 物体的大分子,如蛋白质、核酸的演变。由于分子生物 学研究的迅速进展,已经搞清了许多生物大分子的一 级结构。从某些同源蛋白质（或核酸）的比较中,人们发 现,不同生物之间,同源蛋白质（或核酸）结构上的差异 各不相同,亲缘关系近的差异较小,反之则差异较大, 即这些生物大分子象生物的表型一样,能反映物种间 的亲缘关系,体现物种的演化过程。现在,当提及分子 进化时,一般都是指后一层意思。     

问题解答1

问 :蛋白质、核酸都是通过缩聚反应形成的吗 ?答 :由于人们对教材内容机械引入或对教材语意曲解 ,因而众多的复习资料无论在介绍蛋白质、核酸的结构还是生命起源时都人为地强调氨基酸“缩合”形成蛋白质、核苷酸“聚合”形成核酸。“缩合”与“聚合”似乎成了风马牛不相及的两个概念 ,更谈不上去探索其有机联系了。缩合源于生物化学中蛋白质 (或肽 )的形成 ,它可以指两个或多个氨基酸形成肽时脱去一个或多个水分子的反应。正由于它脱去小分子物质 ,而有别于加成反应 ,同时它发生在有机的小分子之间 ,且反应结果并没有形成不饱合键而不同于消…     

"生命起源"一节的教学设计

1．1知识目标 通过对生命起源的化学进化过程的学习．让学生了解地球上的原始生命是由非生命物质逐步演化而来的,理解生命与非生命物质的统一性,掌握生命起源的化学进化过程。     

应用于预生物合成研究的核酸碱基分析方法

应用于预生物合成研究的核酸碱基分析方法何裕建,戚生初（中国科学院生物物理研究所,北京１０Ｏ１０１）（北京大学技术物理系,北京１０Ｏ８７１）关键词ＨＰＬＣ分析;核酸碱基;离子交换色谱在生命起源研究中,核酸大分子起源是化学进化的一个重要课题,众所周知,核...     

新基因起源：从自然进化到人工设计

生命体系历经40多亿年的自然进化,创造了无数丰富多彩的功能基因,保障了生命体系的传承与繁荣。然而生命体系的自然进化历程极其缓慢,新的功能基因产生需要数百万年时间,无法满足快速发展的工业生产需求。利用合成生物学技术,研究人员可以依据已知的酶催化机理和蛋白质结构进行全新的基因设计与合成,按照工业生产需求快速创造全新的蛋白质催化剂,实现各种自然界生物无法催化的生物化学反应。尽管新基因设计技术展现了激动人心的应用前景,但是目前该技术还存在设计成功率不高、酶催化活性较低、合成成本较高等科技挑战。未来随着合成生物学技术的快速发展,设计、改造、合成和筛选等技术将融合为一体,为新基因设计与创建带来全新的发展机遇。     

哺乳动物游离D—氨基酸的生理起源

哺乳动物游离Ｄ—氨基酸的生理起源ＨａｌｖｏｒＮ．Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ著／洪卫国译／徐淇寿校除了甘氨酸，所有氨基酸都以光学活性异构体形式存在，光学活性异构体能够使偏振光平面向左或向右偏转。一般用于蛋白质合成的氨基酸都具有相似的构型，即Ｌ—氨基酸；而Ｄ...