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1700261130 [3]严格地说,丝氨酸和半胱氨酸的合成一般始于“3—磷酸甘油酸”,而不是丙酮酸,但这种物质恰恰是糖酵解中丙酮酸的前体,而丙酮酸又能通过很短的途径重新转化为3—磷酸甘油酸。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸都是芳香性氨基酸,除了需要磷酸烯醇式的丙酮酸,它们的芳香环来自赤藓糖,一种四碳糖。
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1700261132 [4]具体来说,甘氨酸可以来自乙醛酸,丙氨酸来自丙酮酸,天冬氨酸来自草酰乙酸,谷氨酸来自α-酮戊二酸,缬氨酸可以来自α-酮异戊酸——这类有机酸被称为“α-酮酸”,把它们变成氨基酸的反应称作“还原胺化反应”。对此,这一章之后的“延伸阅读”会做简单的介绍。
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1700261134 [5]组氨酸非常奇特,是以ATP为原料合成出来的,而且动物往往不能合成足量的组氨酸,所以需要从食物中补充,被称为“半必需氨基酸”。
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1700261136 [6]冷泉港实验室(The Cold Spring Harbor Laboratory,CSHL),位于美国纽约州长岛上的冷泉港,是享誉全球的非营利性私人科学研究与教育中心,也是当今世界影响力最大的研究中心,被誉为世界生命科学圣地、分子生物学摇篮,一共诞生了8位诺贝尔奖得主。
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1700261138 [7]习惯上,含有大量碱基的RNA才叫RNA,像这样只有两个碱基的RNA会被叫作“二核苷酸”。同样,含有大量氨基酸的蛋白质才叫蛋白质,只有两个氨基酸的蛋白质会被叫作“二肽”。但为了减少正文中的术语,这里不强调这些区别。
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1700261140 [8]我们会在下一章认识一种名叫“氨酰转运RNA合成酶”的蛋白质,它们专门负责把氨基酸连接在转运RNA末端的核糖的羟基上。这种酶分为两类,一类会把氨基酸连接在2号羟基上,另一类通常把氨基酸连接在3号羟基上。不过,氨基酸即便连接在2号羟基上,也总是自发地转移到3号羟基上。
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1700261142 [9]这个假说名字里的“GADV”就是甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和缬氨酸这4种氨基酸的英文名称的首字母组成的缩写。
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1700261144 [10]希伯来语从右向左书写,最末字母本是“ב”,但在词尾应写作“ך”,这里的对应关系用的是原字母。
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1700261146 [11]但也并不是说生命活动中的氨基酸全都是α-氨基酸,比如辅酶A,如图3—22,它的结构中包含了一个泛酸,而泛酸就是β-氨基丙酸和泛解酸缩合而成的。再比如如今销售火爆,宣称具有减肥功能的“左旋肉碱”,就是一种γ-氨基酸。还有我们每个人的大脑中都会分泌的一种与冷静情绪有关的神经递质,叫作“γ-氨基丁酸”。
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1700261148 [12]这里不妨提醒一句,作为一个代谢正常的人,如果你能保证瘦肉、蛋黄、鲜奶、谷物和绿叶蔬菜的充分摄入,那么原则上,你将不需要补充任何营养,一切所谓的“补品”对你来说都没有健康意义。
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1700261153 生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的? [:1700256347]
1700261154 生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的? 第十七章翻新忒修斯之船
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1700261156 关于转运RNA的起源
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1700261158 转运RNA一端携带了标准氨基酸,另一端具有反密码子,能够识别信使RNA上的碱基序列,在中心法则的翻译过程中占据着关键的位置。所以,我们现在又不得不面对转运RNA起源的问题了。
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1700261160 比较确定的事实是,今天的转运RNA可以用不同的方式分成两个部分:或者在一级结构上分成前后两段,一段的末尾是反密码子,另一段的末尾携带了氨基酸,或者在三级结构上分成上下两半,一半具有反密码子,另一半携带氨基酸。我们现在有较充分的理由认为,最初的转运RNA只有今天的一半。
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1700261162 但是,这两个一半是怎样结合起来的,却是个棘手的问题,我们又不得不面对众说纷纭的假说了。
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1700261164 在上一章里,我们讨论了遗传密码的起源,讨论了那些密码子是如何与氨基酸进化出了确定的对应关系。但在真实的细胞内,氨基酸与密码子根本没有接触的机会,反而是与带有反密码子的转运RNA直接相连的。那么,这种连接关系是如何建立的呢?上一章结尾处有一个非常简略的描述,但它仍然与细胞里的真实情况大相径庭。在真实的细胞内,转运RNA的作用至关重要,无可取代,要解释生命的起源,就必须先解释转运RNA的起源。
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1700261166 坦率地说,这一章是作者写得最犹豫的一章。一方面,它的意义极端重大,既向前收拢了整个RNA世界,又向后引导了RNA-蛋白质的联合世界,是中心法则最关键的一次飞跃,在我们的故事里绝不可以回避。但是另一方面,到这本书写成的时候,这一章里涉及的大部分问题都还既前沿又生僻,研究者们莫衷一是,所有的假说都还处于奠基和构想的阶段,其中或许有一两个影响更大,却也远远谈不上主导。所以,这一章只能在所有假说里冒昧地寻求一些可能的共性,而忽略掉它们的冲突,整理出一条与整个故事最吻合的线索。
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1700261168 所以,在这一章正式讲述的内容之外,一切问题都还有更多的可能。在假说与假说之间,在偶然与规律面前,我们都需要时刻清醒,维持观念的平衡,对于这个问题的研究者、本书的作者以及认真的读者来说,这是一件“战战兢兢,如临深渊,如履薄冰”的事情。
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1700261170 就让我们从转运RNA引出的两个难题开始吧。
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1700261172 转运RNA的长度通常在75个碱基到90个碱基之间,正如我们第六章就说过的,如图4—9,整个转运RNA的三维形态就像一只鸡大腿,反密码子长在大腿根的“反密码子臂”上,氨基酸结合在大腿尖的“CCA尾”上。这立刻就引出了一个问题:在上一章结尾的构想里,氨基酸是通过简单的化学反应,直接从密码子转移到反密码子上的,但在真实的转运RNA上,氨基酸与反密码子距离之远,以至于根本不可能建立任何化学联系,这又该如何解释呢?
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1700261174 不仅如此,转运RNA毕竟是个RNA,不可能先天地带有氨基酸。在今天的细胞内,这两种物质是通过一类“氨酰转运RNA合成酶”(aaRS)连接起来的。通常,一个细胞有20种标准氨基酸,就同样有20种aaRS。然后,每种aaRS都能带着某种氨基酸,去寻找对应的转运RNA结合上去,给每只鸡大腿都蘸上正确口味的氨基酸,转运RNA和氨基酸的关系,也就确定了。
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1700261179 图4—45 氨酰转运RNA合成酶的极简图示。aaRS由3个域组成,C端域结合在转运RNA的受体臂和T臂上,反密码子域结合在反密码子臂上,催化域预先结合了一个对应的氨基酸,负责把氨基酸结合到转运RNA的CCA尾上。本书并不打算讨论这种酶的催化机制,所以只需这样看个大概就可以了。(作者绘)
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