化学与生命起源主题报告(bydongxinhu)方案.ppt

化学生物学与生命起源Chemical Evolution 化学生物学与生命起源 (一)膜的起源 (二) t-RNA的起源 (三)遗传密码子的起源 (四)核酸与蛋白的耦合 (五)磷在生命起源中的重要作用 2.Wallach－Zahler model Wallach和Zahler1966年提出了具有主导地位的膜蛋白结构模型。这一新模型被就是著名的流动镶嵌模型。 Danielli 和Davson模型中提出的磷脂双分子层被保留，但是新模型中蛋白质分子以两种形式存在于磷脂双分子中：内在蛋白和外在蛋白。而这些蛋白分子的构象以跨膜的α－helices。接下来的问题是关于膜的起源，磷脂和膜蛋白哪个先出现。 3.Fatty acid model 必威体育精装版的膜起源模型提出原始海洋中可能通过Fischer-Tropsch反应利用二氧化碳、一氧化碳和水进行脂肪酸的积累。如果烷基侧链具有相当长度，这些脂肪酸可能会自发地形成酯质双分子层，由此生成最原始的膜结构。磷脂双分子层的的产生可能是后期的一个变化过程。但是这一观点的最大争议点是，提出的膜结构在金属离子（如钾）和单体（如氨基酸）中相对不稳定。实事上，如果这种膜结构中出现蛋白质和聚核苷就会破裂。原因出在这种膜对水的渗透性，渗透压导致囊泡的破裂。 5. Phosphoryl amino acid model II. Origin of t-RNA II. Origin of t-RNA 2. RNA microhelice model 利用甘氨酸或丙氨酸对微螺旋状物和对最小限度tetroloop进行酰化的研究提出了更小的t-RNA前体。“t-RNA分子可能通过RNA微螺旋的进一步区分和修饰衍生出来”。 II. Origin of t-RNA 3. Schimmel model 根据以上的观点，Schimmel于1993年提出目前t-RNA分子的两个领域起源于hair-pin stem-loop的寡聚核苷，并且这种寡聚核苷最终聚集在一起形成t-RNA分子L型结构。 Schimmel P et al, An operational RNA code for amino acids and possible relationship to genetic code, Proc Natl Acad Sci USA 90:8763-8768 III. Origin of Genetic Code III. Origin of Genetic Code 1.??Vocabulary expansion model 1975年提出的‘字母’扩充模型中假定最早的密码是（GC）码，对应氨基酸的情况是glycine（GG），Proline（CC），alamine（GC），“arginine”（CG）。（GC）码引入A后进化成（GCA）码，对应的氨基酸也增加了glutamic acid，aspartic acid，glutamine，asparagine，lysine，histidine，threonine，serine。最终引入U构成（GCAU）码，对应的氨基酸也增加了valine，leucine，isoleucine，methionine，phenyalanine，tyrosine，tryptophan，cysteine。 III. Origin of Genetic Code III. Origin of Genetic Code 2.the oldest amino acid? 有文献提出在早期的遗传密码中，在精氨酸之前存在更简单的基本氨基酸，如鸟氨酸。1994年Hartman有提出了更原始的基本氨基酸前体是β丙氨酸。 精氨酸的另一种前体可能是guanidioacetic acid。 3.the oldest peptides 如果原始的多肽是疏水－亲水端交替连接的聚合肽，那么最简单的由（GC）码决定的交替多肽聚合物是由GC－引导的丙氨酸和由CG－决定的精氨酸。这可能是最早的膜，并且可能具有很多功能。例如1973年Woese 预测“原始的核苷酸的复制包括一种特定的多肽来建立一个‘增长点’，这种多肽有基本的交替氨基酸残基”。聚合多肽可能是丙氨酸和精氨酸的共聚物，并由C和G的共聚物编码。Woese在1973年也提出丙氨酸和精氨酸共聚物在某些矿物的表面聚合生成。。 III. Origin of Genetic Code 3.the oldest peptides 既然原始的遗传密码包括GG，对应甘氨酸，并且由CC作为甘氨酸的反密码子，那么甘氨酸低聚物可能也是一种原始的多肽。甘氨酸和其反密码子CC之间的耦合可以由被称为最终氨基乙酰tRNA聚合酶来调解。这一过程