最初的酶是蛋白质,还是核酸?

生命由三个要素构成。第一,生命同外界之间具有境界膜。生命存在于为这境界膜所隔离的微小环境下。现在的生物细胞膜组成以脂质和蛋白质为主。第二,生命具有自我复制能力,即具有产生的后代同自己相似的自我保存能力,这功能基于DNA携带的遗传信息。第三,生命具有自我维持功能,换句话说,就是能进行代谢活动。在现在的生物中,合成核酸和蛋白质的顺序是: DNA 转录 RNA 转译蛋白质这就是著名的中心法则。现有的生物都以这样的顺序从DNA生物合成(转录)RNA的,但最近有人认为在最初生命诞生时不用DNA、而是以RNA作为遗传信息体的。其根据有以下几个方面:1.各种RNA(如mRNA、rRNA、tRNA等)同蛋白质的生物合成关系密切,同DNA则无直接联系;2.DNA是RNA糖部分2’-OH的还原,就是说可以从RNA进行生物合成;3.DNA的生物合成过程中需要短链RNA引物;4.小病毒的遗传物质是RNA,大病毒是DNA;5.RNA病毒的逆转录酶也许是留有从RNA到DNA过渡期痕迹的化石;6.NAD和FAD那样的RNA诱导体作为辅酶参与酶作用;7.在前生物合成系统中,低聚核糖核苷酸比低聚脱氧核糖核苷酸更容易被合成;8.在RNA中有的具有酶作用,等等。     

硫代磷酸型DNA片段的合成及其抗病毒作用初报

硫代磷酸型寡聚脱氧核苷酸(S-ODN)是一类DNA类似物.它除具有天然DNA的一些生物学性质(如杂交、水溶性、激活RNaseH和让细胞吞饮吸收)之外,还抗核酸内、外切酶的水解,是近年来颇受注意的反义DNA类似物.     

定量至简,工程至繁:定量工程生物学

正定量工程生物学是合成生物学、定量生物学和系统生物学交叉互补,并融合数学、物理、信息与工程等多个学科思路和方法而形成的一个新兴领域.它旨在揭示天然和人工生物系统分别及共同遵循的内在规律,并在此基础上理性设计和构建人工生物系统,从而解答生命科学前沿问题,通过干预和改造,应对人类社会面临的重大挑战.这里所谓的理性设计,是指在可预测的规律或模型指导下,有计划地创造、执行、构建研究对象~([1]).正如有了流体力学的指导,人们才得以预测飞机机翼产生举力的条件,并制造出飞机;这种"可预测性设计构建"是定量工程生物学的内核.     

DNA变异结构的扫描隧道显微镜研究

脱氧核糖核酸(DNA)是生命活动的主要遗传物质,它在不同的环境下可以产生结构变化,如经加热处理等会使DNA的舣螺旋发生解旋等变化。 最近有人用扫描隧道显微镜(STM)在人气下直接观察了裸露的B,A,Z-DNA的双螺旋结构和单链DNA的结构,证明了STM是研究核酸结构的有力工具。但经过变性处理     

自动化合成生物技术与工程化设施平台

合成生物学采用工程化设计理念,对生物体进行有目标的设计、改造,甚至从头合成具有特定功能的"人造生命",用于探索生命活动规律和进行生物技术创新.由于生命系统高度复杂,人工设计的合成生命体很难完全按照预期工作,往往需要长时间的反复调谐.目前,"试错"过程主要依靠研究者手动完成,存在通量低、重复性差、迭代慢等局限.针对这一难题,自动化合成生物技术通过低成本、多循环地完成海量工程试错性实验,提高研究通量和效率,大幅增加实验设计的复杂度和系统性,从而快速实现特定功能,揭示人工生命体的设计原理.近年来,在合成生物学"设计-构建-测试-学习"的各个研究环节,自动化技术正在以前所未有的速度加速发展.与此对应,在全球范围内已建成或在建多个大型工程化平台,用于支撑相关研究和应用.本文旨在对自动合成生物技术的关键要素进行总结,并对合成生物研究基础设施的发展情况和未来方向进行讨论.     

检测环境放射性和遗传毒性物质的耐辐射球菌生物传感器的构建

基于经遗传修饰的极端抗辐射细菌——耐辐射球菌, 构建了一个实时全细胞生物传感器, 以检测高放射性环境中的放射性物质和遗传毒物. 把加强型绿色荧光蛋白(eGFP)连接到耐辐射球菌中一个可受DNA损伤诱导调控的关键基因——recA基因的启动子后, 所得到的融合DNA片段(PrecA-egfp)由质粒携带转化入耐辐射球菌R1菌株, 从而最终获得了生物传感器菌株DRG300. 这个改造过的菌株可以在recA基因启动子的引发下表达eGFP荧光蛋白, 从而发出荧光. 根据耐辐射球菌活细胞中荧光强度和eGFP蛋白表达量之间的相关性, 我们发现在DRG300菌株中荧光的产生量同DNA损伤因子(如 g射线和丝裂霉素C)之间有很显著的剂量相关性. 同以前报道的全细胞传感器相比, 本研究构建的这个重组菌株同时具有广阔的剂量探测范围和较高的灵敏度. 研究结果表明, DRG300可作为一个潜在全细胞生物传感器, 基于此构建的检测系统, 可以用来实时监测环境中放射性和毒性污染物所造成的生物学危害.     

体外合成生物学:无细胞蛋白合成系统研究进展

合成生物学是近年来融合生物、化学和工程等学科的新兴交叉研究领域,推动人类由理解生命到创造生命的革新.体外合成生物学不依赖生命体,在试管等媒介中研究生命活动和规律,是合成生物学重要的前沿领域.作为体外合成生物学最重要的研究平台,无细胞蛋白合成系统利用外源DNA或mRNA直接在体外合成目标蛋白质,不依赖于细胞结构,突破传统生物方法的局限,具有简便、快速、可控性强和绿色经济等优点,同时为理解生命进化和人工创造生命系统提供了重要的研究模型.本文综述了无细胞蛋白合成系统的发展历程、组成、类型、优势等,并对其在高通量蛋白质和药物合成方面的应用进行了总结.     

转基因食品常见问题

<正>1.什么是转基因食品?不是通过基因的自然重组,而是通过人工技术改变生物遗传物质(DNA),通常被称为"现代生物技术"或"基因技术",也称为"DNA重组技术"或"基因工程"。基因工程可从某个有机体选择单个基因传输到另一个有机体中,甚至可以在没有亲     

生物信息学与21世纪的生物学

约35亿年以前,地球上开始出现生命.最先出现的是原核蓝藻类;以后,经过漫长的演化,出现动、植物,形成了多种多样、千姿百态的各种生物.虽然生物的种类多种多样,形状千差万别,但是现代分子生物学的研究表明,组成各种生物的最基本的分子却是完全相同的.简单说,核酸是遗传信息的携带者,蛋白质则是遗传信息转化为生物结构与功能的表达者.而决定遗传信息的核酸(DNA和RNA)是由含4种不同碱基,即腺嘌呤(Adenine,缩写为A)、鸟嘌呤(Guanine,G)、胞嘧啶(Cytosine,C)和胸腺嘧啶(Thymine,T;在RNA中则为尿嘧啶,Uracil,U)的四种核苷酸组成.当遗传信息翻译为蛋白质时,它们都遵循统一的遗传密码,即每三个核苷酸翻译成蛋白质中一个特定的氨基酸,通常称为三联体密码子.这些密码子编码20种氨基酸,而不同氨基酸组成的肽链就形成不同结构的蛋白质,产生多种多样的生物功能.核酸和蛋白质构成生命活动的物质基础,要了解生命现象,揭开生命的奥秘就必须深入了解核酸与蛋白质.     

生物信息学:生物实验数据和计算技术结合的新领域

大量的蛋白质和核酸数据的积累与理性地分析这些数据中所蕴涵的生物学意义的以重需要，产生了综合生物学研究与计算技术研究等领域最新的交叉性学科“生物信息学”、分别从基因序列或蛋白质结构等生物信息数据库、基因组分析或蛋白质结构分析等常规生物学计算软件、基因组数据库检索或蛋白质空间结构识别与预测等在线生物学计算服务器、人工生命等几个方面，概述了发展中的生物信息学的最近动态和有关信息，并同时提供了相关的热门生     

溴乙锭荧光探针法检测三链DNA的形成

早在1957年 Davis 等就曾报道过三链核酸的存在,但当时被认为是一种人为的没有生物学意义的结构而未引起人们的重视.直到1987年 Mirkin 等在酸性溶液的质粒中发现一种 H 型三链 DNA,同年 Dervan 等证实了可通过将第三股 DNA 粘接到含有真实基因的天然 DNA 上形成三链 DNA,才引起人们的广泛关注.目前已经发现,通过三链 DNA 的形成,寡聚核酸可以充当切割 DNA 的“分子剪刀”和提供抑制基因转录的新手段、并可能在发展治疗病毒性疾病(如爱滋病、癌症等)的新型药物等方面具有潜在的应用.鉴于这些原因,发展一种灵敏度较高的有效检测三链 DNA 形成的方法是十分有意义的.溴乙锭(以下     

用暗场电镜技术观察DNA分子的超螺旋结构

随着拓扑异构酶的发现和深入研究,人们越来越多地注意到双链DNA分子的超螺旋结构在DNA复制、RNA转录甚至可能在基因表达调控中的重要生物学意义。虽然对于小分子环状DNA,可以通过密度梯度离心的方法分离,进而可经凝胶电泳把超螺旋数不同的分子区分出来,并推算出每个分子的超螺旋数,但核酸电镜技术可以给出更为直观的超螺旋分子的图象,与生化研究手段互相补充,互相印证,从而成为研究超螺旋DNA分子的重要实     

基因测序、基因治疗与精准医疗

正精准医疗的概念是建立在大规模基因组测序和分析的基础上的。基因是生命的密码基因是DNA上的功能片段。根据生物科学的中心法则:基因指导蛋白质合成,蛋白质实现生命活动。基因是遗传物质,生物世代繁衍传递的是DNA,因此可以说,地球生物的繁荣,本质上是DNA的多姿多彩的演绎。通过研究各种生物基因组的序列,我们就能知道草履虫与人是在13亿年前分离的;人是由300~400万年前的一种猴子进化而来的;人类     

DNA纳米技术在凝血酶适配体分子设计中的应用进展

DNA纳米技术是纳米生物技术的一个重要研究领域,近年来发展迅猛.通过合理的设计,利用DNA或其他核酸的分子性质构建出可操控的新型纳米尺度的结构或机器,在生物医学应用领域中有广泛应用.本文介绍了利用DNA纳米技术对凝血酶适配体结构合理设计的相关进展.     

核酸中的诺贝尔奖

鹰击长空,鱼跃江海,桃红柳绿,花吐芬芳。面对万物霜天竞自由的生命世界,人们不禁要问:地球上的生物是怎样出现的呢? 今天,科学家告诉我们,大千世界“芸芸众生”的诞生,无不是由核酸起着决定性的作用,核酸(DNA)是生命活动的中心。     

共同祖先的遗传物质、细胞特性与代谢特征的探讨

关于生命的起源和演化对于公众和学术界都是一个深刻的问题.最初的生命可能起源于原始的地球环境,也可能来自星际间的尘埃、彗星和陨石等.生命的本质是一个化学过程,其最基本的特征是能够自我复制和新陈代谢.在前生命时期地球特定的物理化学条件下,由有机小分子的相互作用聚合形成了主宰生命的核酸、蛋白质及其他大分子物质,之后逐渐演化形成具有新陈代谢、自我复制能力的原始生命体,最终产生生命的基本单元细胞.1859年,英国博物学家查尔斯·达尔文在《物种起源》一书中提出了进化论的观点,并且认为所有现存的和已灭绝的生物都有一个共同的起源,后人将之称为所有现存物种的共同祖先(last universal common ancestor,LUCA).生命的起源和演化是一个极其复杂的问题,本文主要从这3个方面入手:(1)LUCA的遗传物质是DNA还是RNA?(2)LUCA是简单的还是复杂的?(3)LUCA的代谢特征有哪些?希望能让读者对LUCA和关于LUCA的讨论有一个大体的认识.     

进化树错了?

DNA也就是脱氧核糖核酸,它和核糖核酸(RNA)都是决定生物遗传的基本物质.1953年,科学家弄清楚了DNA的分子结构,分子进化论由此诞生.科学家相信,只要能继续破解DNA,就能很快揭开RNA等其他相关遗传物质的奥秘,当然也就能为进化树提供更多的证据.因为从理论上说,进化树上两个靠得越近的分支,它们的遗传物质也应该越相近.     

生命的旋律--"DNA音乐"

细胞是生命的基本单位。在任何生物的细胞核中,都含有一套由遗传物质去氧核糖核酸(DNA)组成的染色体。分子生物学家已经探明,染色体是由两条DNA长链缠绕而成的双螺旋结构。DNA含有四种类型的碱基,即腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)。每条DNA长链上的腺嘌呤和胞嘧啶配对互补,而鸟嘌呤则和胞嘧啶配对互补。互补的碱基间以氢键联结,成为两条DNA长链间的纽带。     

超螺旋pBR322 DNA的STM研究

扫描隧道显微镜(STM)是80年代初期新崛起的一种新型表面分析仪器,它具有达到原子级的空前分辩率,十几年来得到高度的重视并取得迅速的进展。近年来,人们已将其用来研究生物大分子的结构,尤其是将其用来揭示重要遗传物质——核酸的结构。1985年,Baro等开始了这方面的工作,目前STM用来研究脱氧核糖核酸(DNA)的结构已经有一系列的报道。其中,Driscoll等于1990年已获得原子尺度的DNA图像,本实验室白春礼等已成功地用STM观察到三链DNA的存在。但是,STM用来研究生物大分子的结构仍存在一些问题。如何获得易重复的、可靠的结果是尚待进一步探讨的问题。本文用STM成功地对质粒pBR322 DNA进行了成像。     

核酸,能否主宰我们生老病死

人们在发现核酸之前,曾认为蛋白质是生命的基础,因为生命活动中的新陈代谢、免疫功能等,都是通过蛋白质的不同作用体现出来的.然而,当人们发现核酸以后才知道,在复杂的生命活动中,需要合成哪些蛋白质来参与新陈代谢或免疫功能,是根据带有遗传信息的脱氧核糖核酸(DNA)所发出的指令,由核糖核酸(RNA)具体参与合成过程来完成的.