碱基是什么梗(碱基是什么意思) -凯发网娱乐
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[海峡网]
近日,一篇最新发表在《科学》期刊上的研究表明,生命“字母表”迎来4名新成员,已经从4个变成了8个!
新闻截图
这项研究被誉为里程碑式的成果,它到底牛在何处呢?
今天,我们就为大家来简单介绍一下。
a、t、c、g?这都是些啥?
在介绍这4名人工合成的新成员之前,先来认识一下4个元老级的天然碱基吧。
在生物学领域,最激动人心的事件莫过于生命的诞生,也就是生命的起源。追溯这个问题,首先需要回答生命的物质基础——基因,而基因是由4个天然碱基组成的,它们的英文代码分别是“c”“g”“t”“a”,对应的中文名字是胞嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、腺嘌呤,配对规则是c配g,t配a,c和g之间通过3个氢键相连,t和a之间是2个氢键。
从简单的单细胞生物到灵长类,生命体的遗传密码就是由atcg来记录和传递的,如同一本神秘的生命密码本,指导着蛋白质的合成和功能调控,包括我们人类的生老病死、高矮胖瘦,甚至我们的性格和健康状况,基因都在默默的指导着,并且和环境因素、行为因素共同决定着我们的健康水平。怀孕的准妈妈们开展的羊水穿刺细胞学检查和无创遗传缺陷筛查,就是为了排除致病基因导致的出生缺陷。
基因管着这么多的事情,一定是由很多密码编码的吧?恰恰相反,只有4个。那么它们是怎么实现这些功能的呢?靠的就是这4个碱基的不同排列组合,并且通过dna的甲基化、乙酰化修饰,dna序列的剪接翻译以及翻译后修饰,dna中不编码蛋白质的碱基序列,也参与基因的表达调控,对应产生了许许多多的变化。
4个碱基产生了我们丰富多彩的大千世界,的确是非常神奇的事情。
人们不禁产生了一个疑问:dna的碱基为什么只有4个呢?大家找来找去,确确实实只有4个,这就是非常奇特的事情了,只能由衷感叹,它们太神奇了,它们是独一无二的。
生命“字母表”翻倍了!
近期发生了一件大事情,那就是科学家们人工合成了4个新的碱基,这样一来,碱基数量就有了8个之多。它们是什么呢?
美国科学家stevena. benner将这4个新成员分别命名为“z”“p”“s”“b”,它们的配对原则是z配p,s配b,都是通过3个氢键相连。
何谓成功呢?包含这4个新碱基的dna结构必须是稳定的,热动力学稳定性是可预测的,并且可以形成dna双螺旋结构,可以转录成rna。
晶体学检测数据显示掺入的新碱基并未干扰dna双螺旋结构的形成。
(dna晶体x射线衍射结果显示结构规则有序)
dna也成功的转录为rna序列。
(通过470nm蓝光激发的荧光检测结果显示掺入了新碱基的dna转录为rna序列,a为rna碱基序列,b和e为阴性对照组,c为掺入新碱基的dna转录形成的rna经激发后形成的荧光结果,d为阳性对照,是由天然碱基转录形成的rna。)
热动力学检测结果与预期计算的结果基本一致。
(纵坐标为实验检测结果,横坐标为预测温度)
多4个“字母”可选项有什么意义?
1.人们认识到编码遗传信息的4个天然碱基不是那么神奇了,人类通过自己的力量,也可以合成携带遗传信息的碱基,打破了天然碱基原有的神秘面纱,人类在认识大自然和自身的道路上又进了一步。“我们从哪里来”、“认识我们自己”不就是经典的哲学问题吗?
2.丰富了遗传信息携带的物质基础。经由8个碱基来排列组合,与以前只有4个碱基产生的排列组合产生的信息相比,那是大大的扩容了,由此可能产生具有新的功能的蛋白质分子。
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3.疾病的早期检测。例如包含p和z的dna序列能更好的与肿瘤细胞结合,可开发出肿瘤早期诊断的试剂。
4.外星生命探测。原有的外星生命探测中,对于遗传物质的理解仅限于atcg这四种碱基,新碱基的发现,在理解生命起源和外星生命探测方面提供了新的思路。
现有研究的局限性在哪?
1.从dna到rna目前可以实现,而关键的一步是dna的自我复制,这需要dna聚合酶,而天然体系里面是没有对应的dna聚合酶的,这是一个瓶颈。
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2.对于未知的dna碱基可能编码的蛋白质而言,对于大自然是全新的,其功能如何,会不会产生具有活性的生物毒性分子,尚不可知,因此,研究对应新型碱基从dna到蛋白质的过程是暂停的,需要进行安全性评估和审核,才能进一步研究,生物安全是必须审慎考虑的环节。
写在最后的话
这项研究所取得的突破是概念性的,它第一次展示了含有8种不同碱基字母的dna,但要实现一个真正的“八字母“合成基因系统,还需要进行更深入的研究。