Thursday, December 24, 2015

而在DNA. 分子的雙螺旋鏈上面,A和T、C和G總是兩兩配對的,這稱為基對(base pair)

。利用Insight II中Biopolymer和Discover3软件包对 ZDOCK结果做能量最小化和分子动力学分析,用最陡下降法做最优化,在10 A水盒中做300 步共轭梯度能量最小化,在298K做了步长为lfs、共计5000fs的分子动力学分析(MD),以 上过程均在CVFF(consistent-valence force field)力场函数下运行。最终每种对接复 合体获得10个候选模型。表1中列出每种对接复合体的总能量。

。利用Insight II中Biopolymer和Discover3软件包对 ZDOCK结果做能量最小化和分子动力学分析,用最陡下降法做最优化,在10 A水盒中做300 步共轭梯度能量最小化,在298K做了步长为lfs、共计5000fs的分子动力学分析(MD),以 上过程均在CVFF(consistent-valence force field)力场函数下运行。最终每种对接复 合体获得10个候选模型。表1中列出每种对接复合体的总能量。

。利用Insight II中Biopolymer和Discover3软件包对 ZDOCK结果做能量最小化和分子动力学分析,用最陡下降法做最优化,在10 A水盒中做300 步共轭梯度能量最小化,在298K做了步长为lfs、共计5000fs的分子动力学分析(MD),以 上过程均在CVFF(consistent-valence force field)力场函数下运行。最终每种对接复 合体获得10个候选模型。表1中列出每种对接复合体的总能量。

PDF]我們究竟知道了甚麼?
www.cuhk.edu.hk/ics/21c/issue/articles/064_010318.pdf
示控制蛋白質的合成與複製過程,也決定了人類的生物種性特徵。簡單地 ... 而在DNA. 分子的雙螺旋鏈上面,A和T、C和G總是兩兩配對的,這稱為基對(base pair)。 ... 所謂破譯人類基因組序列,就是分辨和確定人類全部23對染色體中DNA分. 子的所有( ... 中存在大片「荒漠」,大約1/4的區域是長長的、沒有基因的片段。在這上百萬.


生命的起源

作者:沃尔特•布拉德利
简介
安东尼•孚卢是英国哲学教授,也是半个多世纪以来无神论的主要拥护者。但他在81岁高龄时突然改变了想法,成为了自然神论信仰者。在二十04年12月9月接受美国广播公司新闻频道的电话采访时,他表示:“超理智是解释生命起源和自然复杂性的唯一好的解释。” 尼古拉斯?威德在二十00年6月13日的《纽约时报》中将现在关于生命起源事件的状态归纳如下:“解释第一个生命的化学反应就是场噩梦。迄今为止,就最初生命(有人认为是核糖核酸)如何从无机化学物质(无机化学物质可能在早期地球中就已存在)构造了它自己这一点,还没有人找到令人信服的解释。在原始地球上小小的核糖核酸分子自发装配“几乎就是一个奇迹”。两位这方面的专家去年曾说过有益的话:“生命的起源究竟是什么?它困惑了科学家这么多年,让无神论者变成了自然神论信仰者或有神论者。为什么生命的起源是“最伟大、未解决的科学奇事” 之一?”(《探索频道》,1993年)
生命系统所需的最低功能要求包括:能源加工、信息存储及复制。莱拉?加特林捕捉到了问题的本质,意识到生命可从操作的角度定义,作为一种信息处理系统,能够为自己的繁殖存储并处理信息。非常复杂的分子,例如,脱氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白质等使这些生物操作可能。在这篇文章中,我想就对生命而言必须的分子复杂性进行综述,并说明为何对于不能控制的自然规则(有时以偶然和必须为特点)很难解释这些生命分子的起源问题,通过这两点来探究“生命起源的秘密”。
信息及生命的分子
蛋白质、核糖核酸和脱氧核糖核酸都是长链聚合物。“聚合物”中的 “ 物 ”指装配块,“聚合”指许多。蛋白质分子是典型的聚合物分子,由一百到三百个小装配块(或物) 组成,称为氨基酸。在蛋白质中,共有二十个不同类型的氨基酸装配块,图1列出了其中五个的示意图。这些氨基酸起化学反应,形成聚合物长链,然后再折叠起来形成三维结构(如图2所示)。正是这种独特结构使不同的蛋白质能够起到催化作用,使化学反应在生物系统内的速度快一百万倍。

图1.不同氨基酸的五个图表

图2.高分子链折叠成三维结构的蛋白质
二十种不同的氨基酸序列决定了三维结构。在氨基酸可能的序列中,只有极少的一部分能够生成有生物效用的三维结构。事实上,蛋白质氨基酸(例如,细胞色素C)能够有正确序列的概率约为1:1060。这一点无论是在理论预测还是在实验中都已得到证实。那么活细胞中的氨基酸如何始终成功地装配蛋白质呢?
蛋白质中的氨基酸在活细胞中提供重要的生物功能,要取得这些氨基酸的序列关键在于脱氧核糖核酸和核糖核酸分子。脱氧核糖核酸的编码信息可用来为某有机体内不同蛋白质的氨基酸排序。信使核糖核酸(m-核糖核酸)分子从脱氧核糖核酸接到这一编码信息,然后作为模板为超过三百种的功能蛋白质取得绝对正确的氨基酸序列。我们可以把脱氧核糖核酸看作每个细胞的“电脑”,它控制着三百个甚至更多个不同蛋白质中的氨基酸序列,这些氨基酸依次控制着每个细胞生命所需的化学反应。化学家为大肠杆菌制作有正确编码信息的脱氧核糖核酸分子需要460万道指令,相当于800页的资料。因此,尽管解决了不同蛋白质序列所需信息的来源问题,却并没有解决如此庞大信息的来源问题,而只是又把它转给了脱氧核糖核酸(在第一生命系统中可能是核糖核酸)。脱氧核糖核酸中的庞大信息的来源(这一点体现在生命所需的分子复杂性中)是生命起源的关键之迷。
在生命起源前的条件下制造脱氧核糖核酸,核糖核酸及蛋白质
脱氧核糖核酸分子在蛋白质的帮助下复制自身,再通过核糖核酸,给各种氨基酸序列编码,从而使生物系统中能量的有效利用成为可能。因此,脱氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白质提供了生命的必要功能,即:信息存储、复制及有效地利用能源。但第一个脱氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白质是如何产生的呢?关于生命起源的研究50多年来一直试图解答这个问题。我们究竟知道了什么?
关于生命起源的研究始于二十世纪50年代,当时试图化学合成组成蛋白质、脱氧核糖核酸(包括各种氨基酸、碱基和糖)的基本分子装配块。米勒和尤里在所谓的早期地球条件下做实验制作这些分子装配块取得了成功,但这方面的实验于80年代停止。因为,早期地球的大气中沼气、氨气及氢气的含量绝对不高,而他们在实验中所用的化学气体却与此不同。在所谓的生命起源前的化学环境下,人们只能制作出极少量的氨基酸及核糖。直到今天这些对生命必不可少的装配块的起源仍是个谜。
第二个问题是, 生命起源前的地球的装配块本应被许多其他化学反应物所包围,而这些化学反应物与装配块的反应应该比它们相互之间反应时速度快很多。除非可以避免这种破坏性的交叉反应,否则脱氧核糖核酸、核糖核酸及蛋白质的产生都是不可能的。
第三个问题是将的装配块装配成高分子链。例如,在化学反应中氨基酸可以各种方式装配,但只有一种连接相邻氨基酸分子(即被称为肽的化学键)的方法可以使高分子链有蛋白质的功能(请参见图3)。同样的,3-5需要磷酸二脂键,但2-5键主要作用于多核苷酸聚合中,这是形成脱氧核糖核酸和核糖核酸的主要一步。
图3.形成肽链以便在高分子链中联结氨基酸
第四个难题在于氨基酸和糖是以右旋还是以左旋的版本出现。(关于此参见图4,除非它们是镜像物,否则结构都是相同的)。每种氨基酸与另一版本的化学反应速度都相同,且反应也相同,但生物系统中只有左旋氨基酸和D-糖。我们怎么可能从相同浓度的左旋氨基酸和D-糖的混合物中提取一百种甚至更多种的氨基酸?就该问题,曾进行过广泛的研究,但至尽仍没有解释。

图4.左旋和右旋氨基酸-镜像物
如果能够在生命起源前的条件下制作装配块,成功避开致命的交叉化学反应,并正确组装装配块,得到左旋氨基酸或D-糖,此时就生命起源而言最具挑战性的问题是如何取得蛋白质中氨基酸的正确序列,以及脱氧核糖核酸中给生物功能提供信息的碱基的正确序列。如前所述, 大肠杆菌脱氧核糖核酸中的信息编码相当于800页的资料。尽管有人认为通过一段时间的化学筛选,这可能发生,但对于那些在偶尔出错的情况下不可复制的分子系统及提供优先选择功能的分子系统来说,不可能对其进行筛选。功能脱氧核糖核酸、核糖核酸或蛋白质可在筛选时通过复制错误而逐渐改进,但这对于分子来说是没有意义的,因为这种复杂性甚至还不足以让它承担最小的功能。这就是先有鸡还是先有蛋问题的分子版。
总结
米歇尔•比希曾说过通过自然选择而实现的进化过程有着最为复杂的障碍。例如,多成分系统的同时发展,在每个成分都发展到非常高级的阶段并作为一个系统起作用之前,它们都没有选择优势。生命的起源似乎是对生命系统的起源及发展的元叙述中最复杂障碍的静止例子。这些必要的信息表明分子复杂性不可能是偶然或因需要而发展来的,而是需要智能原因,智能设计师及造物主。

No comments:

Post a Comment