复杂的RNA与复杂的基因组

根据分子生物学的“中心法则”(central dogma)．遗传信息在几乎所有生物体内都是从DNA传递到RNA，然后再从RNA流向蛋白质。显然，RNA是一座“桥梁”，负责DNA和蛋白质之间信息的流通。在这个过程中，首先是将基因组DNA上的基因信息“复写”到一种称为mRNA的RNA分子上，然后再将mRNA含有的基因信息“翻译”为构成蛋白质的氨基酸序列。     

信息传递过程中的错误增殖与机体老化

生物大分子间的信息传递是生命的基础。根据分子生物学中的所谓中心法则,信息储存于DNA分子的碱基序列中,再按遗传密码传给RNA分子和蛋白质分子。由热力学规律,信息传递过程(DNA复制、mRNA转录和蛋白质合成)中必然会有随机性错误产生。但生命物质有自我复制的能力,许多导致蛋白质失活的错误不会长期存在,因该分子很快会被无错的分子所取代;但有些错误则不然。虽然大分子间的信息传递有固定的方向性,但作为信     

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     

蛋白质折叠——分子生物学上空的一朵乌云

分子生物学的兴起和发展，加深了人们对生物体中遗传信息传递的认识，这就是所谓的中心法则(Central Dogma)的建立和扩充。     

遗传信息互相传递与生物学中心法则

生物学中心法则作为遗传信息载体的DNA具有两种重要功能。其一,DNA分子可进行自我半保留复制,以亲代DNA分子为模板,合成新的互补子代链。从而使遗传信息从亲代DNA分子传到子代DNA分子。其二,DNA分子还可作为模板指导RNA的合成,即所谓转录过程。通过转录,DNA分子中的遗传信息被转     

生物体遗传物质主体的演化现象

长期以来,人们认为RNA只是遗传信息表达过程的中间环节,它主要担负着把遗传信息由DNA传递给蛋白质的使命。由1970年F.H.C.克里克修正的中心法则也可明显地看出在细胞的生命活动中两类生物大分子核酸和蛋白质的联系和分工:核酸的功能是储存和转移遗传信息,指导和控制蛋白质的合成;而蛋白质的主要功能是进行新陈代谢活动和作为细胞     

基因合成的奠基人——哈尔·戈宾德·科拉纳

1953年,沃森和克里克DNA双螺旋模型的提出标志着分子生物学的诞生,而1958年克里克提出中心法则,进一步阐述了DNA发挥信息载体功能的机制.DNA中的遗传信息需要转换为蛋白质中的结构信息才可实现生物学功能,这其中涉及到一个关键问题,即DNA(或RNA)中的碱基序列决定蛋白质中氨基酸序列的秘密,科学家将"碱基顺序决定氨基酸顺序"这一特性称为遗传密码.20世纪60年代,破译遗传密码成为当时分子生物学领域最迫切需要解决的重大问题之一.1961年,美国国立卫生研究院的科学家尼伦伯格(Marshall Warren Nirenberg)首先应用大肠杆菌无细胞体系确定了第一个遗传密码,即UUU编码苯丙氨酸[1].1966年,所有64种遗传密码全部破译成功,世界多位科学家为此做出了卓越贡献,有两位科学家发挥了关键性作用,除尼伦伯格外,另一位就是美国籍印度裔科学家哈尔·戈宾德·科拉纳(Har Gobind Khorana)[2].     

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。     

原始病毒假说的再发现(Ⅰ)——逆转录机制可能广布于正常细胞代谢之中

自1953年华生和克里克发现DNA大分子的双螺旋结构以来,分子生物学得到了迅猛的发展。而且确认了DNA为遗传的物质基础。其后,提出了遗传的中心法则。即遗传信息是沿着DNA→RNA→蛋白质的途径前进的。1970年,梯明和巴尔的摩等科学家,提出了逆转录的概念,即遗传信息有从RNA→DNA反向转录的现象。一开始受到科学界的嘲笑和讥讽。但他们终于顶住了这种精神压力,用实验证实了他们的想法。并为此获得了1975年的诺贝尔医学生理学奖。梯明在70年代初发现逆转录病毒后,同时提出原始病毒假说,主张逆转录是一切正常细胞代谢的组成部分,对分化和进化都具有异常重要的作用。这一见解由于未能在高等生物的细胞中找到逆转录酶而被束之高阁。但对逆转录现象的研究却一直很热门。现在发现逆转录病毒广泛存在于自然界,除肉瘤病毒外,与人类有关的人T细胞白血病毒和最近令人担忧的爱滋病毒,都属逆转录病毒。总之,逆转录机制广布于正常细胞代谢之中的迹象越来越多。梯明的预言有可能被证实。本文即是从近几年来工作中各个方面广证博引,举出大量例子来阐述这一观点。内容十分丰富,包含大量的分子生物学研究信息。由于文章较长,本文分为Ⅰ、Ⅱ,在两期中登完。     

原始病毒假说的再发现(Ⅱ)——逆转录机制可能广布于正常细胞代谢之中

自1953年华生和克里克发现DNA大分子的双螺旋结构以来,分子生物学得到了迅猛的发展,而且确认了DNA为遗传的物质基础。其后,提出了遗传的中心法则。即遗传信息是沿着DNA→RNA→蛋白质的途径前进的。 1970年,梯明和巴尔的摩等科学家,提出了逆转录的概念,即遗传信息有从RNA→DNA反向转录的现象。一开始受到科学界的嘲笑和讥讽。但他们终于顶住了这种精神压力,用实验证实了他们的想法,并为此获得了1975年的诺贝尔医学生理学奖。梯明在70年代初发现逆转录病毒后,同时提出原始病毒假说,主张逆转录是一切正常细胞代谢的组成部分,对分化和进化都具有异常重要的作用,这一见解由于未能在高等生物的细胞中找到逆转录酶而被束之高阁。但对逆转录现象的研究却一直很热门。现在发现逆转录病毒广泛存在于自然界,除肉瘤病毒外,与人类有关的人T细胞白血病毒和最近令人担忧的爱滋病毒,都属逆转录病毒。总之,逆转录机制广布于正常细胞代谢之中的迹象越来越多。梯明的预言有可能被证实。本文即是从近几年来工作中各个方面广征博引,举出大量例证来阐述这一观点。内容十分丰富,包含大量的分子生物学研究信息。由于文章较长,本文分为Ⅰ、Ⅱ,上篇见10卷12期。     

双螺旋之争

DNA双螺旋结构早在1953年就由华生和克里克提出,对生物科学起了巨大的推动作用,被认为是分子生物学早期历程中非常重要的里程碑,也是任何近代生物教本中最基本的概念。但是,好事多磨。前几年新西兰两位科学家提出可能存在另一种肩并肩的DNA结构。在此结构中DNA     

DNA损伤修复的单分子水平研究进展

外源或内源的DNA损伤在生物体内持续发生。DNA损伤修复的缺陷与很多疾病甚至癌症等息息相关,而生物细胞进化出一系列精密的修复机制以耐受或切除这些损伤。单分子技术区别于常规的生化、分子生物学等手段,可以在体外和活细胞内研究DNA修复相关生物分子的动态反应特征,从而对DNA修复机制进行更充分的剖析。文章围绕常见的DNA损伤及其修复类型,阐述了近年来利用原子力显微镜、磁镊、光镊等单分子操控技术,以及全内反射荧光显微镜、光激活定位显微镜和超分辨显微示踪等单分子荧光成像技术在DNA修复机制研究中取得的进展,梳理了利用单分子技术解决的长期存在的关于DNA修复难题,并展望了单分子技术联合其他交叉学科技术在研究DNA修复机制方面的前景。     

DNA双螺旋结构的发现

上世纪最重要的3个大的发现,就是相对论、量子力学和DNA双螺旋结构,这是20世纪自然科学最伟大的发现,都是在物质条件不是太好的情况下产生的。 今年是DNA双螺旋结构发现50周年,这个是20世纪生物学最重要的发现,这个发现阐明了生物遗传基因密码的构成,开辟了分子生物学的新学科领域,为人类从分     

揭开Z-DNA的神秘面纱

美国科学家沃森和英国科学家克里克于1953年发现生物遗传物质的准确结构,即DNA双螺旋结构,宣告了分子生物学时代的开始。人类对大自然的认知又进了一步,而这一重大发现也被载入史册。     

DNA分子计算与DNA计算机的研究进展

生物分子计算与DNA计算机是计算机科学和分子生物学交叉产生的新兴领域. DNA计算机的特点是具有超强的并行运算能力和巨大的数据存储能力, 因而被认为有望解决电子计算机所面临的评价问题. 本文在介绍DNA计算机的基本概念基础上, 围绕DNA计算机的原理、计算模型和在多方面的应用等关键问题, 分析讨论了粘贴模型、剪接模型和等价检查模型等常用的DNA计算模型, 并对DNA计算机在NP问题、遗传分析与临床诊治、防伪和译码技术以及游戏与机器人等领域的研究进展和应用前景进行了探讨. 最后讨论了DNA计算机未来可能的发展方向.     

HaLa细胞染色体端粒的定位与核骨架-Lamina的关系

端粒是真核生物染色体的天然末端,它对于染色体的稳定以及染色体的完全复制有着十分重要的意义.前人观察到间期染色体(质)具有不随机分布性,端粒常位于核膜内侧,但这现象一直缺乏直接的实验证据来加以解释.近年端粒的分子生物学研究取得很大进展,许多生物端粒DNA的序列结构已被阐明.因此可以用新的细胞分子生物学手段对端粒在细     

交叉学科面临的挑战

2001年在荷兰召开的DNA计算研讨会关注的重点是两个几乎不相干的学科：计算机科学和分子生物学。计算机科学家力图把分子生物学的原理应用于计算平台：而分子生物学家则想研制能将DNA用作信息存储的计算机。     

非编码RNA研究概述

RNA是细胞以DNA为模板产生的转录产物,根据中心法则,早期一般将RNA整体地看作从DNA到功能蛋白质分子的中间信息专递分子.这些分子也是较早为生物学家所认知的mRNA,rRNA,tRNA等.其中mRNA直接作为翻译蛋白质的模板,而rRNA及tRNA等的功能则直接保证蛋白质翻译的进行.20世纪末及21世纪的研究逐渐让生物学家认识到细胞中还存在多种多样、对于中心法则遗传信息传递并非必需的非编码RNA分子.认识RNA分子的种类、功能、机理,及其与生理、遗传、进化等生命科学重要命题间的相互关系,是当代生物学的重要内容.本文对目前已知的非编码RNA种类、功能及机理,以及在生理、遗传、进化、生态中的作用进行概述.同时也简要介绍了非编码RNA相关的生物技术及生物医药应用.非编码RNA研究已经取得了巨大的进展,进一步的研究无疑将继续作为当代科学研究的重要领域存在,从而回答各种各样RNA在基因组功能中的作用这一问题.     

科学信息

Science《科学》Vol.247.No.4946,1990年1.直指 DNA片断聚合酶的连锁反应使得人们更容易获得遗传工程中的生物片断。转移或重组的分子生物学技术使得研究者可以直达DNA。2.地球沙漠化的生物反馈研究人员对新墨西哥州南部地区进行了生态改变过程的分析研究,他们发现在那儿的生物正反馈过程与土地沙漠化改变有关。这种情况不但发生于新墨西歌州,同样可见于世界上其它地区。研究人员认为,今后的沙漠化很可能因与地球温度变高而加剧,并且由此而导致地球上生物和化学环的巨大变化。3.伽马射线和中微子作为高能宇宙射线来源的线索在银河系可能会有典型的高能辐射的存在。如果是这样,地球上的人就能测检出来。这对天文学家是极具吸引力的。     

遗传操作技术

最近,遗传操作即遗传工程比其它领域更引起人们的注意。有机体均由细胞组成,每个细胞均含有化学物质DNA,它确定该细胞的遗传特性。DNA化学结构使细胞载有遗传密码,而遗传密码决定细胞的作用;阅读DNA复杂分子结构内的遗传密码可使其通过一系列生物方法合成其它生物物质。过去30年中,科学家已具有阅读、重写密码部分的能力,因而可局部重新确定细胞的作用。上述遗传操作包括2组技术:细胞聚变及DNA重组技术。两种不同类型的细胞聚变而生成的异核体(带有2个