遗传密码子进化的阶段性

密码子的起源与进化可划分为4个阶段,即：前密码子期,tRNA形成期,原密码子与有序肽同步起源期,以及密码子进化期。不同的观点,大都能在不同时期找到自己的位置,从而是互补的。在此基础上,首次将主要理论的主旨整合为一个进化过程的理论框架,基本上协调了持续了近半个世纪的确定论和偶然论之争,并且解释了密码子设定的多态性的由来。     

从遗传密码表看遗传密码的特性

遗传密码是决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序,由三个连续的核苷酸组成的密码子所构成。本文通过遗传密码表,对遗传密码所具有的几个特性作了介绍。     

遗传密码的新排列和起源探讨

根据DNA核苷酸组分的动态变化规律将遗传密码的传统排列按密码子对GC和嘌呤含量的敏感性进行了重排.新密码表可划分为2个半区（或1/2区）和4个四分区（或1/4区）.就原核生物基因组而言,当GC含量增加时,物种蛋白质组所含的氨基酸倾向于使用GC富集区和嘌呤不敏感半区所编码的氨基酸,它们均使用四重简并密码,对DNA序列的突变具有相对鲁棒性（Robustness）.当GC含量降低时,大多数密码子处于AU富集区和嘌呤敏感半区,这个区域编码的氨基酸具有物理化学性质的多样性.因为当密码子第三位核苷酸（CP3）在嘌呤和嘧啶之间发生转换时,密码子所编码的氨基酸也倾向于发生变化.关于遗传密码的进化存在多种假说,包括凝固事件假说、共进化假说和立体化学假说等,每种假说均试图解释遗传密码所表现出来的某些化学和生物学规律.基于遗传密码的物理化学性质、基因组变异的规律和相关的生物学假说,本研究提出了遗传密码分步进化假说（The Stepwise Evolution Hypothesis for the Genetic Code）.在人们推断的最原始的RNA世界里,原初（Primordial）遗传密码从只能识别嘌呤和嘧啶开始,编码一个或两个简单而功能明确的氨基酸.由于胞嘧啶C的化学不稳定性,最初形成的遗传密码应该仅仅由腺嘌呤A和尿嘧啶U来编码,却可得到一组7个多元化的氨基酸.随着生命复杂性的增加,鸟嘌呤G从主载操作信号的功能中释放出来,再伴随着C的引入,使遗传密码逐步扩展到12,15和20个氨基酸,最终完成全部进化步骤.遗传密码的进化过程同时也伴随以蛋白质为主体的分子机制和细胞过程的进化,包括氨酰tRNA合成酶（AARS）从初始翻译机器上的脱离、DNA作为信息载体而取代RNA以及AARS和tRNA共进化等基本过程.分子机制和细胞过程是生命的基本组成元件,它们不但自己不断地趋于完善,也促使生命体走?     

关于遗传密码子的3个问题

现行教材只对密码子做了简单介绍,教师教学用书中给出的相关资料也不多。1密码子是如何破译出来的1961年尼伦伯格(Marshall Nirenberg)和马泰(Hein- rich Manhaei)用酶促法合成的尿嘧啶核糖核苷酸长链充当mRNA,加在去除了正常mRNA的细胞抽提物     

关于遗传密码起源问题的几点看法

氨基酸与核苷酸之间的密码关系可能来自原始tRNA链（包括识别核苷酸及反密码子）与氨基酸的直接相互作用即原始tRNA识别或第二套遗传密码.     

犬细小病毒:从起源到进化

犬细小病毒(Canine parvovirus,CPV-2)首次分离于1978年,被认为是由遗传关系相近的猫泛白细胞减少症病毒(FPLV)或其他肉食兽细小病毒(FPLV-like virus)跨宿主感染犬产生的新病原.其感染能引起新生犬急性心肌炎或幼犬出血性肠炎,造成较高的发病率和死亡率.该病原爆发后短短一年时间内即广泛流行到世界各地.随着CPV-2对宿主的适应和变异,新抗原变异型(CPV-2a、CPV-2b和CPV-2e)不断产生并在世界各地逐步替代了CPV-2的流行.伴随CPV-2抗原变异的同时,其对宿主(犬、猫)嗜性、毒力等生物学特性也随之改变.本文综述了CPV-2过去30多年在世界流行和变异情况,并探讨了基因变异在病毒跨宿主传播中的意义.     

遗传密码子使用频率的统计程序及其实际应用

本文设计了一种用于统计遗传密码子使用频率进行的Foxbase程序,即应用该程序对近年来在我国报道了全序列测定结果的若干重要基因的密码子的使用情况进行了统计分析,效果良好.     

遗传密码新技术——生物大分子到音乐的转换及实现及其机制

科学家发现,多种生物大分子的序列的随机性与音乐有着明显的相似性。于是科学家尝试着为DNA序列以及蛋白质序列定义与音乐的转换规则,并且能够通过变换转换的规则,实现多种多样的音乐风格。生物大分子到数字音乐的转换是一种艺术与生物科学的跨学科融合,它具有一定的创造性,给生物学的研究带来的丰富的乐趣以及新的思路,同时创造了独一无二的"大自然"的音乐。目前已有正在进行的研究,通过分析现有的材质结构,设计转换规则将它翻译成音乐,并通过研究、修改音乐片段从而制作出新结构的材质,使该材质具有独特的性质。本文设计了一种DNA与蛋白质分别翻译成数字音乐的规则,并通过学习数字音乐的语法和规则编码实现生物大分子到数字音乐的转换,同时介绍了该技术的发展前景。     

遗传密码子扩充系统表达载体及其稳定细胞系的构建

目的:构建异源表达遗传密码子扩充系统的HeLa细胞系。方法:用PCR方法扩增MmBocRS、PyltRNA基因,定向克隆到Lenti-EF1α-Puro载体中,构建Lenti-EF1α-BocRS、Lenti-PyltRNA表达质粒;在HEK293T细胞中进行病毒包装,用获得的慢病毒感染HeLa细胞,获得BocRS-t RNACUA稳定细胞株;分别应用实时定量PCR和Western印迹鉴定该稳定细胞系中MmBocRS和PyltRNA的表达;利用转染EGFP的琥珀突变体验证BocRS-t RNACUA稳定细胞株的功能。结果:酶切及测序表明Lenti-EF1α-BocRS和Lenti-PyltRNA质粒构建正确;实时定量PCR结果显示BocRSt RNACUA稳定细胞株中PyltRNA的表达量显著提高;Western印迹结果显示BocRS-t RNACUA稳定细胞株中MmBocRS基因的表达量明显高于空白对照;转染EGFP琥珀突变体结果表明,可以通过非天然氨基酸来控制EGFP的表达。结论:构建了能稳定表达MmBocRS和PyltRNA的BocRS-t RNACUA细胞株,并实现了通过非天然氨基酸控制蛋白表达,为研究定点插入非天然氨基酸提供了细胞模型。     

杨树派间不同种的遗传密码子使用频率分析

遗传密码子的简并性特征造成了不同物种使用的密码子存在偏爱性。了解不同物种的密码子使用特点,可以为外源基因导入过程中的基因改造提供依据,从而实现外源基因的高效表达。杨树是世界上广泛栽培的重要造林树种之一,已经成为林木基因工程研究的模式植物。本研究采用高频密码子分析法,对美洲山杨P.tremuloides,毛白杨P.tomentosa,美洲黑杨P.deltoids和毛果杨P.trichocarpa 4种杨树的蛋白质编码基因序列(CDS)进行了分析,计算出了杨树同义密码子相对使用频率(RFSC),确定了4种杨树的高频率密码子,发现虽然不同种类的杨树密码子使用上有一些差别,但是偏爱密码子的差别却很小,共性的密码子占绝大多数。仅有Pro,Thr和Cys等少数几个氨基酸的偏爱密码子有差别。这种“共性”提示我们,用不同种的杨树中任何一种杨树的偏爱密码子所设计的外源基因在其他杨树中也可以使用。     

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。     

驱动蛋白的能量转换过程——从ATP分子结合到颈链对接

驱动蛋白是一种分子马达,同时也是一种核苷酸酶,它能够将ATP分子所携带的化学能转化为其沿微管蛋白行走的机械能,每消耗一个ATP分子行走一步。对于驱动蛋白如何将ATP的化学能转化为构象变化的机械能的研究一直是生物物理学研究的热点问题。本文从3个方面对此问题的研究进展进行了综述:ATP分子与驱动蛋白结合; ATP结合引起驱动蛋白头部产生转动;驱动蛋白头部转动引起驱动蛋白颈链向头部的对接。将这三个方面的内容合并起来就构成了驱动蛋白的能量传递路径。     

简并性还是多态性?——遗传密码子设定的进化特点的剖析(英文)

遗传密码子的设定表现出令人困惑的多态性特点 :不同氨基酸拥有的密码子的数目 ,除 5个外 ,从 1个到 6个都有 .这种特点显示出密码子无论在翻译行为还是进化轨迹上 ,都存在诸多的异质性 .因此 ,简并性一词的收敛含义 ,并不能表征这种多态性的进化内涵 .没有同义密码子的AUG(Met)和UGG (Trp)并无简并现象 .其余的密码子则可分为两大类 :一类是 ,4个同义密码子为 1组 ,具有相同的第 1、2位碱基 ,并遵循“3中读 2”的读出规则 .同组的 4个同义密码子 ,不过是来自同一个双字母原始密码子 (XYN)的孑遗物 ,从这个意义上讲 ,也不宜视为简并现象 ;另一类则主要是 ,2个同义密码子为一组 ,并遵循“3中读 3”读出规则 .它们是由编码 2个氨基酸的双义原始密码子 ,第 3位的未定碱基N进一步设定形成 .至于有 6个同义密码子的 ,特别令人困感不解的组别 ,实际上是 4 + 2个 ,这启示它们可能源于上述两大类 .遗传密码子多态性的起源 ,可能始于最初阶段 ,氨基酸同某类寡核苷酸的起始二联体的相互作用 ,而完成于所有的双义原始密码子的第 3位碱基的分化 .这种进化轨迹被传统的简并性一词所模糊 ,并导致鉴定各有关理论可信性的坚实依据和令不同观点取得共识的基础被掩盖起来 .这可能就是在遗传密码子起源领域里 ,长期存在着众     

子宫内膜与辅助生殖技术——从基础研究到临床转化

经过四十多年的发展,辅助生殖技术已成为不孕不育的有效治疗手段。子宫内膜作为“土壤”,其正常的结构和功能是胚胎成功植入、健康发育的关键因素。子宫内膜容受性成为近年来生殖医学领域的研究热点,基础研究相应地极大促进了临床诊断流程和治疗路径的迭代。该文从子宫内膜在周期性修复、微生态平衡和胚胎着床中的生理功能出发,聚焦损伤、感染、非生理水平激素影响辅助生殖妊娠结局的病理因素及其相应诊疗措施,关注与子宫内膜相关的辅助生殖后妊娠期并发症和子代健康,从子宫内膜的基础研究到临床转化的角度,探讨进一步提高辅助生殖技术有效性和安全性的新角度和新方法。     

微生物发酵转化牛蒡子的研究

从牛蒡子药材中筛选到一株具有转化牛蒡子苷能力的菌株HB-2,对牛蒡子进行发酵,利用其产生的β-葡萄糖苷酶将牛蒡子苷转化为牛蒡子苷元。研究了该菌株对牛蒡子的发酵动力学,HPLC测得转化率达95%以上。发酵产物经大孔吸附树脂、硅胶柱层析及重结晶等方法制备出牛蒡子苷元纯品,并采用核磁共振(NMR)、红外(IR)、质谱(MS)等方法对产物进行了鉴定。     

活细胞的呼吸作用和能量转化

一.生物的能源生物体——无论是人或者是单细胞的原生动物——要生存就必须下断地补充能量。细胞的生长和分裂过程、新陈代谢过程中的物貭转移和细胞结构的经常更新,生物体需要的各种化合物的合成等等,都需要能量。没有能量的消耗,动物的任何器官便不能工作。不仅肌肉和心脏工作需要能量,而且控制器官(神经系统)和排泄器官(肾脏)的活动同样需要能量;能量对于维持温血动物正常体温也是必需的。一个成年人一昼     

菠菜能量转化复合体的人工组装

从菠菜叶绿体中分离了H~+-ATP酶复合体,其SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳呈九条亚单位带,为纯度较高的酶复合体。将H~+-ATP酶复合体重组于人工膜(脂质体)上,表现出PiATP交换活力。Mg~(++)-ATP酶活力也明显提高。并表现对DCCD,寡霉素的敏感性。 重组H~+-ATP酶复合体表现有ATP诱导的H~+转移。但脂质体也出现类似现象,为此对以pH改变为标准的检测方法提出商榷。     

新基因起源:从自然进化到人工设计北大核心CSCD

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。     

新生事物不可战胜——从人类的起源、发展谈起

人类的起源和发展,经历了漫长曲折的道路。从人类的远古祖先古猿下地到人类诞生,大约过渡了一千多万年,而人类发展到现在,也大约有三百万年光景了。在这千百万年间,人类和他们的远古祖先,是风平浪静,平安无事地走过来的吗?不是的。一部人类史,是充满着千艰万难的矛盾斗争史,是新生事物不断战胜旧事物的历史。“人类社会就是从大风大浪中发展起来的。”人类的远古祖先古猿原来过着树居生活,他们在森林中攀援吊荡,采摘野果,或捕捉小动物充饥。虽没有《西游记》中花果山上的猴王那么潇洒和威风,但也还算过得     

从染色体探讨人类的起源

随着更多的关于人类与大猩猩(特别是黑猩猩)之间有着相近的亲缘关系的染色体证据的公布。人类进化的分子学说受到又一次激励。根据染色体的证据,以前有人提出,在比古生物学家根据化石的证据推断的距现在更近的地质年代,人类与大猩猩有着共同的祖先。最近,由美国明尼苏达大学医学院的J.尤尼斯和O.普雷卡什报道的新发现证实了这一见解,并有所发展。