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热度 3 chunkexue 2020-5-2 09:26

一、科学始于测量在COVID-19发展过程中，人们常见到一个专业名称就是核酸检测（本文建议更专业的说法是核酸测量），它是用于发现是否带病毒的测量方法。本文将对核酸测量的原理从普通测量学角度进行解读，不仅使普通人，而且使医学专业人士更好地理解这种测量方法。本文同时要借此机会阐明任何一个科学家都必须明白的道理：测量不仅是发现一个人是否带病毒的方法，它其实是一切科学的基础，因此，普通测量学就是一切科学最重要的一个根基。本文专业性较强，读起来可能有些吃力，但认真读完后你就理解了成千上万学科里最重要的内容。二、人感官的缺陷与测量当我们每天起床睁开眼睛，我们就在用自己天生的感觉器官在测量世界。没有这样的测量，就无法认识并在这个世界上生活，可说是寸步难行。但是，人类天然的感觉器官的测量存在很多问题，这也是为什么古希腊创立科学的智者们都有一个共同的特点，就是全力批评和否定人的感官，甚至认为人的感官感知到的世界是骗人的、虚幻的。这种对人类感官的否定是促使古希腊在埃及文明基础上发展出以数学和逻辑为基础的原始科学动力之一。人的感官的确是存在缺陷的，但这并不意味着它一无是处。事实上，一切科学的测量都必然存在误差和缺陷，只是人的感官的缺陷对科学的认知的确存在一些根本性的问题。它们主要有以下这些： 1. 缺乏统一性因为人和人感官的差异和主观的偏向，会对同一个对象感觉不一样。同一个声音，有人觉得“很强、太吵”，有人觉得“很平常、很一般”。同样的食物调料，有人觉得“太咸”，有人觉得“很淡”。同样的物体，有人说“很重”，有人说“很轻”......没有统一的感觉结果，就没法进行比较。因此科学的测量与人的感觉不同，首先就是有“计量基准”，这个在古代中国叫“度量衡”。有了计量基准，不仅一切测量结果都有统一的计量基准，而且都获得了量化，可以进行数字化的精确比较。一切科学的测量结果，都是与统一的计量基准进行比较的倍数。 2. 量程、灵敏度和分辨力的有限人的感觉无论在微观上还是在宏观上都是受限制的。其实任何科学的测量也都有这个问题，向上是量程的限制，向下是灵敏度或分辨力的限制。只是科学的测量仪器可以通过技术的改进而不断扩展量程和灵敏度，虽然人的感官感知量程、灵敏度和分辨力通过一些训练可以稍微提升一些，但从本质上说它们完全是人类生物进化的结果，几乎不可能有显著的持续扩展。这种感官的限制在感觉生理学上叫“阈限”。这只是各个专业术语的不同形成的不同学科里的“方言”。所以，人的视觉空间分辨力最小取决于人眼视网膜中央凹附近的视锥细胞大小。如果两个光点落在同一个视锥细胞上，人眼就无法分辨了。这个空间上感觉的“阈限”为1'的角度，也可以按普通测量学的语言说人眼的空间分辨力为1'。因此，就需要借助科学测量仪器和手段去扩展人类认知世界的量程、灵敏度和分辨力，减少误差。 3. 感觉种类的有限人有视觉、听觉、触觉、味觉、肤觉等少数几种感觉器官，也就只能感知到这几种物理现象。如果不借助科学测量仪器，我们无法认识到电磁波等人的感觉器官感知不到的物理现象。三、学科方言的专业与普通话世界语的专业耳鼻喉科的医生可以说人耳对声音频率的感觉阈限为14Hz到2万Hz，这是学科方言的专业，也可以说人耳对音频的量程范围是14Hz-20000Hz，这是“普通话”的专业术语。眼科医生可以说人眼能感受到的最小光强度变化叫“差别感觉阈限”，这是方言的专业术语，也可以说光强分辨力，这是“普通话”的专业术语。用普通话的专业术语有什么好处，就是无论是行业内的还是行业外的人，你一说别人都明白了。但如果只说方言的专业术语，只有专业内的人才听明白。给其他专业的人得解释和翻译一下别人才能听明白。另外，普通测量学是经过最多学科测量实验总结出来的，所有问题解决得最彻底。而在感觉生理学中把各种不同概念的感觉限性都用“阈限”来表达，理解起来就相当费劲。对于人感觉的误差，方言专业术语有一部分是用“错觉”来表达。但错觉概念的研究远远不能覆盖误差的分析。色盲、中央凹处的盲点等用错觉还稍微接近一点，但近视眼、青光眼等形成的视觉误差增大，就不能完全用错觉来表达。因此，采用方言专业术语导致不同学科间的分割，不仅会使各学科专业外的人理解起来困难更大，也会导致专业内的学者不能最充分地利用全部科学已有成果。考古学家说“探方”，别人一时就搞不明白。但如果说考古测量，啊，一下就明白了：灵敏度、分辨力、量程、误差。就这么几个概念去套，不用考古学家解释，全都清楚了。石油行业的人说“勘探”，别人半懂不懂，你说石油寻矿测量，啊，一下就明白了：灵敏度、分辨力、量程、误差。还是这么几个概念套就行了。天文观测，这个不太严格。最初的“观”字来自视觉，因为最初是靠眼睛和望远镜来认识天文对象的。但现在，电磁波，宇宙射线甚至引力波都进入了天文领域。因此，叫天文测量，一下就全清楚了：灵敏度、分辨力、量程、误差。不管接收什么天文信号，还是这么几个概念。如果你说化学分析，仪器分析，不是化学专业的人就有点神秘。但是，如果说化学测量，啊，一下就全清楚了：灵敏度、分辨力、量程、误差。你根本就不需要先成为化学专家，马上就可以上手拿质谱仪、光谱仪等干活了，而且可能干得比这个专业的人还好。 ...... 就这么几个概念去套，全世界成千上万的学科怎么去搞科学研究全清楚了。现存的学科还存在什么问题，也一眼就可看明白。全球每年成百万篇论文，有多少新东西吗？99.9%以上是重复的。你用查重软件查不出来，为什么？把本来没什么新内容的东西编出更多的方言术语，编出更多的科学黑话，让别的专业的人更难看懂，看起来貌似更专业，其实没啥新东西。你用方言为基础去进行研究，其完备性、精确性和效率，一定是会比用普通话更差的。因为普通测量学是集成和总结了全世界所有科学的研究成果，它一定比你任何单一学科的方法论更强。你用普通测量学的理论去看各个学科，很容易发现几乎每个学科都有些遗漏或偏差的地方。如果没有普通测量学的系统和严格地指导，单凭这些学科的专家自己去悟，几乎不可能做到不遗漏的。不要去从哲学或认识论上谈什么真理的相对性和绝对性，有限性和无限性......，灵敏度、分辨力、量程、误差，就这些概念把那些哲学和认识论的问题最精确地、可以用数据说话地完全解决了。如果把全世界所有学科里的方言术语改成普通话术语，就会发现95%以上的知识原来都是重复的。科学其实就只有两门学科：数学和普通测量学，其他一切专业学科都不过是采用这两门学科的知识在不同领域做几道作业题而已。要想搞清楚一个领域，一般最经典的那篇论文和经典著作是最重要的。例如要想理解量子纠缠，你得首先仔细读明白爱因斯坦等三个人写的论文(EPR佯谬就是用他们三个人的名字命名的，E:爱因斯坦、P:波多尔斯基和R:罗森)。然后是各个重要发展阶段的论文，相当于各个阶段的经典。这两种论文一定要花力气研究清楚。然后是一定阶段权威学者综述性的论文，他们往往会把这个领域的论文都读得差不多了，他们的总结是比较全面的。然后随便找些不管水平高低论文，读读他们前言发展情况介绍部分以及他们在论文中想说什么，逐渐就会发现大家说得差不多了。再然后，这个领域的论文读不读都无所谓，基本都是重复的。每年全球160多万篇论文中，能有个上千篇有新东西就算不错了，再如果剔除方言术语故弄玄虚的部分，剩下有新东西的几百篇撑死了。绝大多数都是为评职和拿博士毕业文凭称写的心得体会。不要以为只是中国这样，国外包括科技最发达的国家也都是如此。四、人类感官对测量的价值通过感觉生理学的研究表明，除了有前面分析的几个缺陷之外，人的感觉器官依然是相当重要的人类天然测量工具。它表现在以下几个方面： 1. 科学测量的最后接收通道一切科学测量结果最终还是要能被人的感官所接受，才能最终被人所认知。所以一切科学测量并不是绝对的只依靠科学测量仪器。科学测量仪器的测量过程，最终都把测量结果转换成人的感官可接受的方式。因为人的视觉是最主要的天然测量工具，所以各种测量仪器最终往往是把测量结果转换成人可看见的视觉结果。从最初的指针表到现在的屏幕显示都是如此。 2. 量程和误差范围内的有效性尽管人的感觉存在有限的灵敏度、分辨力、量程和相应的误差，但在这个范围内的测量还是有效的。否则，人的日常生活就不会正常的进行。 3. 人感觉器官的优点人类的感觉器官也有很多优点。例如采用对数结果表达方式，使其动态范围极大。人的视觉感受的光强范围从低到高可以相差上万亿倍。这种测量结果表达方法也被人类开发的大量测量仪器所采用。例如测量电磁场功率的功率计或空间电压幅度的场强仪等都是采用对数定标，从而可实现极大的动态范围。五、如何测量微观世界本文我们不再去过于展开对测量其他方面的讨论，有兴趣的读者可以参考我写的书《实验、测量与科学》。此处我们重点讨论如何去进行人类感官灵敏度以下的微观对象的测量。这主要用到两个方法：放大与衰减（或选择）。根据信息论的研究，信息量与信噪比的对数成正比。要想研究微观的对象，就必须要提升（放大）对象的信号强度，衰减掉干扰信号的强度，使得微观对象的信号最终可以进入人感觉器官灵敏度以上。如何进行放大和衰减，就成为认识微观世界的关键。致病的病原体病毒或细菌都是非常微小的对象，必须采用各种放大技术才能对它们进行有效的测量。显微镜是最初测量微观对象的重要技术。六、放大放大的基本方法从大的方面说有两类，一类是非质能放大，另一类是质能放大。非质能放大就是没有能量和物质增加的放大。实现非质能放大的主要是两种方式：转换式放大。就是利用物理上一些守恒原理，通过转换实现某个物理量减少的同时，对应的另一个物理量增加。最简单的就是杆杠，它利用了杆杠力矩相等的原理。力矩等于力臂乘作用力，这样，当力越小时，力臂越长；力臂越短，作用力就越大。利用这一原理，即可以把一些小的作用力通过较大的力臂转换成较大的力，也可以将较小的形变转换成较大的形变。而较大的形变在视觉上更容易被人眼看到，后者就是指针式放大器的原理。它们在过去大量运用于各种测量仪器中作为模拟输出显示的仪表盘。聚集式放大。顾名思义就是通过相同认知对象的聚集，从而获得更大的质量或能量。最典型的聚集式放大莫过于抛物面天线的放大。这种放大方式广泛应用于卫星通讯、观测天外射电信号、雷达、微波通讯等场合。当测量核酸时，有时在进行质能放大之前也采用聚集式放大的方法，就是将核酸进行提纯和富集。它同时应用了对干扰物质或信号的衰减方法。非质能放大毕竟受到一定的限制。因此，如果要获得对微观世界广泛的测量，质能的放大就是最为关键的手段。所谓质能放大就是有新增能量或物质的放大形式。能够有新增的能量或物质，就可以使微观的对象被增强到宏观的程度。质能放大的最基本原理形态是门控式放大。它的原理其实非常简单，其名称就是来自于最容易理解的汽车油门控制。你在开汽车的时候，用脚轻轻地踩油门，就可以控制汽车速度大小的变化。其原因就在于它本质上是一种门控式放大。一切门控式放大都有四个要素：输入、质能源、控制门、输出。在汽车的案例中，输入就是用脚踩油门的踏板。质能源就是油箱。控制门就是油门（事实上很多时候是控制的进气门，进油门是根据油门踏板自动控制的）。输出就是发动机动力输出。你只要用这四个要素去套，就可非常容易地理解绝大多数质能放大的原理。以晶体管为例。如果你没有普通测量学里对门控式放大的学习，直接去学习晶体管的话，会被“基极”“集电极”“发射极”这些方言术语搞得神秘和费解。事实上，我最初在大学学习模拟电子电路课程时，刚开始遇到晶体管内容，就被这些术语给搞得很长时间难以适应。因为没法明白B又不是接地的基础为什么叫基极？C并没集中任何电流，为什么叫集电极？一直没搞明白E到底发射了什么，它为什么要叫发射极？但如果你跳开这些方言术语，明白电源就相当于汽车里的油箱。基极就相当于油门踏板。B与E之间的多层PN结形成了油门和汽门，B加上电压可以改变C与E之间PN结的宽度，极大改变C到E之间的导电性能。C到E之间就是油路，C极那个地方就是动力输出。在电路中不需要汽车发动机里那样的化学能和机械能之间的能量形式转换，直接就可以输出电能。这样用普通话术语一解释，一下所有原理就全明白了。还有场效应晶体管，最初会被它的方言术语栅极、漏极、源极、沟道等术语搞得晕头转向。但如果明白了，所谓沟道其实就是油路。栅极就是输入的油门踏板。栅极加上的电压会显著改变沟道宽度，从而改变沟道的导电性能，相当于通过控制门的油门改变输油量的大小。从漏极到源极就是从油箱到发动机的油路。加在漏极的电源就是质能源。在漏极的输出就是发动机的动力输出。一旦用输入、控制门、质能源、输出四个普通话的通用概念去套，不仅各种不同类型的晶体管和场效应晶体管的原理全都一下搞明白了，而且各种电子管，行波管，磁控管等所有质能放大（电子学中称为有源放大）的原理全都很容易搞明白了。它们和控制汽车油门的原理从普通测量学角度看完全一样。七、雪崩式放大前面说了那么多与核酸测量看似没有关系的内容，是因为有了这些基础以后，我们就可以用极为简单易懂的原理把它搞清楚了。以门控式放大为基础，可以形成不同的放大形式。例如，将两个门控式放大级联，就可形成放大倍数具有乘积效应的级联式放大。其中一种特殊的级联式放大的形式，就是雪崩式放大。雪崩式放大就是以雪崩过程来命名的，简单来说它就是“一传十，十传百”的这种放大过程。要从原理上透彻理解它，同样用门控式放大的四个要素来套就行了。要实现这种不断增多的过程，当然就需要有质能源的补充。最初的一就是输入，最后的百就是输出。只是雪崩式放大的控制门一般不是简单能看出，需要仔细寻找一番。因为每一级放大都有与该级相关的控制门，远不止是在一个地方。在放大的每一级，是通过使该级的质能源处于临界状态，这样上一级的质能释放就会触发下一级更多的质能释放。这样每一级就会存在质能的放大，以形成雪崩放大的过程。这个过程就像雪崩一样。山坡上的雪越积越多，各个地方的雪形成的势能都处于临界状态。如果没有其他刺激，它们暂时堆积在山坡上，但当上面有雪滑下来时，就会引发更多的雪开始下滑。越往下引发下滑雪越多，最终形成巨大的雪崩。尽管这个过程更为复杂，但它本质上依然是门控式放大。只要有新质能加入的，都肯定是门控式放大，最多只是门控式放大的变种而已。所以，你只要用“输入、质能源、控制门、输出”四个要素去套，就一定能完善地理解其原理是什么。在雪崩过程中，输入就是上一层下滑的雪。控制门就是雪静止时的临界状态，有限的摩擦力支撑雪的势能不会释放。质能源就是雪的势能。输出就是最终的雪崩。我们之所以要花费这么多语言来解释门控式放大和雪崩式放大，就是希望用尽可能普通的、最多数人都能明白的案例，去把普通话的专业术语含义讲清楚。当理解清楚了普通话的专业术语之后，其他看似很深奥的专业问题就全都变得非常简单了。例如，激光、光纤拉曼放大、病毒传播、互联网传播、核反应、光电倍增管（最早用于微观粒子测量的盖革计数器，其灵敏度之高可以测量到单个基本粒）、微光夜视用到的微通道板......这些全都是雪崩式放大。在激光里，质能源叫“泵浦源”。控制门是激发态的电子能级。输入是最初的激光，输出是最后输出的高强度激光。用这样的普通话专业术语去看待已有的很多专业内容，就可以发现一些过去狭窄专业圈子内的专家们很难发现的问题。例如经济学里的财富效应，原来的方言术语叫“杆杠”。学习了普通测量学的放大原理后就会明白，这个叫法是错误的。杆杠是一种转换式放大，没有质能增强，而经济学中的财富效应并不是一种转换，而是会抽取社会的财富，是有质能增加的，它是一种雪崩式的放大过程。正因为它是一种质能放大，所以财富不可能凭空产生。它的表现就是在获得财富效应的同时，债务也同步增加了，并且通过通货膨胀抽取全社会的财富，把全社会以及债务人的未来财富当成质能源。你获得了多少财富效应，就同步增加了多少债务+通货膨胀。财富是不可能仅仅靠转换就获得放大的。因此，财富效应过大时，就会把全社会和债务人未来的财富抽取光，从而导致经济崩溃。质能守恒定律是不可能被破坏的，不会因为经济学家发明了杆杠这样的错误的方言专业词汇就失效。财富效应过大导致其质能源被耗尽，就像导游拿的扩音小喇叭说话太多了，把电池耗光了一样，就突然间再也不起作用了。八、核酸测量的基础现在有非常多的核酸测量技术，会把外行人看得眼花缭乱。其实要知道，医学家里也没多少完全理解各种核酸扩增技术原理是怎么回事的。但只要理解了前面我们所说的，在这里告诉你一句话：现在市面上大量核酸测量技术，基本原理全都属于雪崩式放大，你一下就全明白了。在没有普通话专业术语之前，人们很可能会被“模版”“引物”“扩增”这些方言搅得头晕脑胀。但是，如果仔细看完以上普通话术语的介绍并理解之后，再来理解核酸测量的所有术语就简单太多了。模板其实就是基因的输入，引物就是质能源，外加控制门。扩增就是放大。它们都是通过雪崩式放大过程，将输入基因不断复制，从而在数量上增大到可以较容易测量到的程度。它们的放大倍数可以达到上百万倍到万亿倍。在此基础上，再用“灵敏度、分辨率、误差、量程”等四个普通测量学的普通话专业术语一套，基本上就成非常资深的核酸测量专家了。最经典的聚合酶链式反应PCR（Polymerase Chain Reaction）。它是通过变温方式，在单链和双链之间不断变换来实现雪崩式放大的，所以消耗时间会有些长。套式聚合酶链式反应nPCR，说白了就是在PCR基础上进行多级级联的扩增放大。别被“套式”这种方言搞晕了。其实，几乎所有扩增技术都可以进行级联，就是输出的产物再输入进行扩增。这样简单来说放大倍数就是单个扩增的乘级。依赖核酸序列的扩增NASBA（ Nuclear acid sequence-based amplification ）。这是一种等温扩增技术。环介导核酸等温扩增LAMP 滚环扩增RCA 单引物等温扩增SPIA 依赖解旋酶的等温扩增 HAD 链替代扩增 SDA 交叉引物扩增CPA 核酸依赖性扩增检测 NASBA Qβ复制酶反应重组酶聚合酶扩增RPA 重组酶介导链替换核酸扩增RAA 切口酶扩增NEAR（Nicking Enzyme Amplification Reaction） ...... 以上技术原理因为网上都有，所以我这里不去重复地解释。当然，真的要用数学、普通测量学的普通话专业术语把分子生物学的这些课题做好，可能有人还是会感觉对它们的知识细节理解起来有些困难。即使你在网上都查到了它们的专业介绍。如果是这样，你不用感到自卑，真不完全是你能力不行，不仅因为你遇到的很多是这个领域的方言术语，而且是医学和分子生物学这些领域的专业人员起方言名字的能力实在太糟糕了。所以在你用那些扩增技术名字去网上查它们的原理介绍时，要想比较容易地理解，就先看一下我同步发的另一篇文章“ 不会起名字的医学和分子生物学 ”。汪涛 “人类第三次科学革命” 倡导者，纯科学理论体系创始人，历经30多年研究和实践形成科学经济学体系。上海析易船舶技术有限公司联合创始人、总经理云铝股份（000807）独立董事浙江宇视科技顾问中央民族大学客座教授作品《科学经济学原理——看见看不见的手》《实验、测量与科学》《超越战争论——战争与和平的数学原理》《即将来临的粮食世界大战》《纯电动：一统天下》《生态社会人口论》《通播网宣言》

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“更识人间有真味”——杂说鲜味

热度 2 fdc1947 2017-12-4 08:22

“更识人间有真味”—— 杂说鲜味北方人与南方人描述美味佳肴所用的字词是不相同的。如果只用一个字的话，北方人讲究“香”，而南方人则用“鲜”。我极少听北方人用鲜来描述菜肴，对于好吃的，他们总是说香，连臭豆腐也要说“闻起来臭，吃起来香”。这对于南方人来说很难理解，他们的观念中，香和臭都是鼻子的感觉，绝不是舌头的感觉。像鲁迅在《药》里面所说的“好香啊，炒米粥么？”那才是南方人的正规用法。同一种语言文字，我国这样大的地方，这么多人，对同一个字的理解和用法还很有些细微的差别。闲话少说，言归正传。在正统的教科书上，基本味觉只有四种，根据敏感地感觉这些味道的味蕾的排列次序，从舌尖开始往后数：甜、咸、酸、苦。后来，据说又有人加上了第五种：鲜。但是也有人仍然只把鲜味称为风味。但是不管学者们怎么定义，鲜味总是我们的味蕾能够感觉到一种味道。鲜味应当是主要与蛋白质和核酸的若干水解产物有关的一种味觉。适当鲜味的食物会大大促进人们的食欲和享受感。一个能够产生鲜味的典型物质是谷氨酸，谷氨酸是一种氨基酸。众所周知，蛋白质是由氨基酸单体按照不同的次序组合起来的大分子。组成蛋白质的氨基酸主要有二十种，它们的味道各不相同，其中谷氨酸有鲜味。谷氨酸是一种二元酸，就是可以电离出两个氢离子的酸。它和它的一钠盐具有很强的鲜味，我们现在市场上出售的味精就是谷氨酸一钠盐。从这里我们可以知道，实际上产生鲜味的物质是带一个负电荷的谷氨酸根离子。味精的鲜味，就是一般肉类的鲜味，所以当初日本人在制造出味精(它们的商品名是“味の素”，现在许多南方人还称味精为味之素，东北人则称之为味素)时，所做的广告就是说“白水变鸡汤”。当然，并不是只有谷氨酸一钠有这样的鲜味，还有不少氨基酸和它们的盐或酰胺有很好的鲜味。所以我们烹制肉类、豆类或其他蛋白质含量较高的食物时，煮的时间长一些，使得蛋白质水解多一点，都会有很好的鲜味。大豆制品的发酵产物如酱、酱油、腐乳等产生的鲜味，也大多是蛋白质水解的结果。最早的时候，味精是从含蛋白质很高的物质中水解出来的，成本比较高，后来，人们发现把淀粉类的原料经过细菌发酵，就可以制的味精，成本就降下来了。所以现在的味精成了很便宜的调味品。动植物的身体里，除了蛋白质之外，还有一种重要的成分，核酸，——有些人对核酸觉得不了解，我们常常听到的 DNA 和 RNA 就是两种核酸，全称分别是脱氧核糖核酸和核糖核酸。与蛋白质相类似，核酸也是生物大分子，它的单体称核苷酸。有些核苷酸和他们的钠盐也有很好的鲜味，例如， 5’- 肌苷酸二钠和5’-鸟苷酸二钠就是两种很能够使得食物“呈鲜”的物质。是不是这两种名称不好记，搞不清楚这些名称是什么意思？不要紧，记得是从核酸里水解出来的成分，一种是肌苷酸，另一种是鸟苷酸就可以了。物质的鲜味，更准确地说，是它们的“呈鲜味”效果，是在一定的条件下，才能够呈现出来的，而且几种东西还有相互作用。就拿味精来说，它要在中性(略偏一点酸，pH为6，这时候实际上尝不出任何酸味)时，最能够显示鲜味。到了碱性的食物中，例如pH到了9，谷氨酸一钠就变成谷氨酸二钠，就失去了鲜味。而在强酸性的环境里，它的鲜味也会降低。如果没有食盐，味精也很难呈现鲜味，而在适当的食盐存在时，它的呈现鲜味的能力才显示出来。家里所做的菜肴，一般都含有盐的成分，所以，加味精都能够显示它的鲜味。由于味精的呈味能力很强，在万分之三的溶液中即可尝出它的鲜味，所以一般只需要要放很少一点即可，一个菜中放零点几克就足够了。上面所说的肌苷酸和鸟苷酸的钠盐，只需要在味精里加一点，加百分之一、二吧，就能够使鲜度增加多倍，这也是相互作用的缘故。所谓特鲜味精就是这个东西。肌苷酸和鸟苷酸都不要和生的食物放在一起，生的食物中往往还存在有活性的酶，能够把肌苷酸和鸟苷酸分解掉，当然分解也就分解了，没有了鲜味罢了，但是这与一般的味精就没有差别了。市场上的所谓鸡精，其成分就是百分之四十左右的味精，百分之三十左右的食盐，百分之一左右的肌苷酸和鸟苷酸，再加一点糖，还有一些鸡粉、一些淀粉。其鲜味效果与味精类似，味道更丰富一点。但是，要注意由于鸡精的密度比晶体的味精要小一点，放少了就显得不够味，而放多了，由于其中有相当多的食盐，往往就容易太咸。这是使用的时候要注意的，不过习惯了就好了。肌苷酸在动物的肌肉中含量较多，在动物被宰杀后，其核酸水解的过程中会产生一些肌苷酸。像煮牛羊肉，鱼肉等肌肉的过程中，都会有一些肌苷酸释出。面筋中也存在少量，水解的过程中也会释出。鸟苷酸则在很多传统的素食料中存在，在蘑菇等菌类食物中最多，面筋中也有不少，竹笋等蔬菜中也有少量。所以，肉类、蘑菇、面筋、竹笋等都是传统的鲜味食料。另外有一类物质也有较强的呈鲜味作用，这些化学物质是琥珀酸及其钠盐。琥珀酸的化学名称是丁二酸。它在贝类食物中有较高的含量。所谓蚝油，其呈味成分除了传统的谷氨酸盐等之外，就是含有琥珀酸的成分，所以呈现出贝类所特有的鲜味。现在所有上面所说的那些呈味物质，无论是谷氨酸类的，还是肌苷酸、鸟苷酸类的，都是通过发酵的方法制造的。这样，这些物质的生产成本都并不高。所以，鲜味也不再是传统烹饪中那样显得很高大上、很神秘的，需要很多稀奇古怪的、难以寻觅的食材，再经过非常复杂的步骤才能够取得的味道了。在化学家那里，大多数事情已经比较清楚了。当然故弄玄虚或者作为高级的饮食文化，那就是另外一件事情了。民间和网上对味精有不少错误的传说，这些传说有些是知识的缺乏，这个比较好办，说清楚就行了。还有一些是由于商业上的目的而故意传播的（包括中国和外国的），那就没有什么办法了，只有消费者有了知识，才可以识破。 “味精会致癌”，这是毫无根据的乱说。谷氨酸是蛋白质的组成，吃什么天然食物到肚子里，基本上都会产生谷氨酸。谷氨酸也是我们身体里各种生物化学反应中的重要中间化合物。我们在体检时总是要查的肝功能，其中一项就是谷丙转氨酶，就是把谷氨酸上的一个胺基转到丙酮酸上。所以，我们体内总是有谷氨酸的。这是我们身体自己也会制造的氨基酸，所以，说谷氨酸会致癌是完完全全的胡说。 “味精多吃了不好”，这毫无疑问是对的，什么东西多吃了都不好，关键是什么是多吃？味精这种东西实际上也不可能吃很多，菜肴里放得太多实在不是好味道。多一点倒是可能的，就像别的氨基酸吃多了一样，我们的身体里没有“氨基酸仓库”，我们要求各种氨基酸在“输入”的时候最好是平衡的，但是实际上做不到，多了的氨基酸只能做“燃料”，剩余的氮元素还要以尿素的方式排出体外。如果摄入蛋白质不均衡，因为某些氨基酸太少，而引起另外一些氨基酸显得太多，只有消耗掉，这就会增加肝脏和肾脏的负担。这种过程实际上每天都在我们的身上发生。所以，只要谷氨酸不是长期多得太狠，一般没有什么问题。味精放多了，还有一个问题是很现实的，就是钠离子的超标。根据权威方面的推荐，每人每天食物中钠离子的摄入不要超过2克，折合成食盐（氯化钠）就是6克。谷氨酸一钠含有钠，1克谷氨酸一钠差不多顶1/3克食盐含量。现在市场上有含80%的味精，其余20%是食盐，1克这种味精的钠的含量，要超过半克食盐。鸡精内食盐的含量也差不多如此。所以，无论是味精还是鸡精，都要少放，放了这种调味品，就更要扣去食盐的量。但是，现在的餐馆和食堂里，为了刺激食客的口味，钠离子的含量都是大大超标的。 “味精吃多了会致胖”。有人做过统计，据说得到的结果是摄入谷氨酸较多的人肥胖的概率也较大。但是，这不足以判定是谷氨酸引起的肥胖。更直接的原因应当是他吃得太多。味精放得多，味道可能更鲜美，他吃得就多，因而引起肥胖的直接原因不是谷氨酸多了，而是他吃得太多。另外，现在市场上的儿童食品，往往放很多味精、食盐以及其他鲜味物质，把孩子们的口味“吊”得很高，致使他们吃零食太多，同时食盐太多，脂肪和淀粉太多，这是不好的倾向。但是，我们老百姓恐怕对此无能为力，最多只能教育和控制自己家里的孩子，尽可能少去吃这些加工食品，如此而已。在食品丰富、经济条件富裕的情况下，味道太好，也容易走向它的反面呢。

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ATP——遗传密码的密码！

热度 12 Wildbull 2017-5-12 07:46

❶ 草根出击，揭露遗传密码子的诡异身世 ...... 从密码子与生化系统的内在关联去窥视它们可能的协同演化机密—— 这虽不见得就是真理, 但至少会是一条通向真理之路！ ❷ 关于密码子或生命起源的所有假说或理论既不能证实, 也无法证伪,过去和现在一样,将来亦可能如此，但这不是我们放弃探索的理由…… 遗传密码子的身世是现代生命科学的最大谜团之一（可谓绝世难题），虽然破译它已过去了半个多世纪 , 但真容”依然深藏于灰雾濛濛之中。近年 , 虽然对密码子变异或可塑性及其与氨基酸分配的关系等研究很多 , 但在密码子起源方面几乎没有取得实质性进展。大多数人悲观地认为，准确重建密码子的起源过程是不大可能的（ Rauchfuss, 2008 ）。毫无疑问 , 作为一种化学语言的遗传密码的设计绝不会依赖于所谓的上帝之手的干预 , 但我们也没有可信的化石证据 , 因为数十亿年的光阴已将生命演化早期的分子遗迹彻底抹灭（ Leslie 2009 ）。在物质世界中 , 有了信息及其记载 , 历史才有意义。生命的独特本质之一就是获得了将物质信息化的能力 , 即将自身的生命过程储存于一种特殊的信息分子 DNA 之中。可以这样说 , 生命的诞生以信息系统的成功建立为标志 , 即出现了记载可重现个体发育信息的大分子—— DNA 。这种生命构建的可重现性就是“遗传”。其实，遗传信息本质上就是核酸与蛋白质之间的一种特殊的化学联系（图 1 ）。图 1 三联体密码子笔者从密码子与生化系统的内在关联之中探寻它们可能的协同演化机理 , 认为遗传密码是原始细胞从能量转化到信息化演化过程的产物 , 而三磷酸腺苷（ ATP ）扮演了最重要的角色，提出了“ ATP 中心假说”，将密码子的起源与光合作用介导的以 ATP 为核心的生化系统的演化相耦联。这一学说由一个核心和三个基本原则所组成。 1. 一个核心生命始于水环境中光能驱动下的能量与物质的转换（电子和质子流动的元素重组为表征）。太阳光能驱动着各种分子中 / 间元素之间的相互作用，构成了各种形式的运动。生命系统的本质就是进行能量转换 , 它通过生化系统来运行。遗传密码是生化系统的一部分 , 它的本质是通过 3 个核苷酸编码一个氨基酸（称之为三联体密码子），构成所谓信息，并能遗传到子代（称之为遗传信息）。离开了生命世界 , 信息将毫无意义 , 因此 , 信息一定是生命的信息。 ATP 担当起了能量货币的角色，既可以储存太阳能，也可作为化学能而释放。原始生命构建了一个以 ATP 为核心的生化代谢体系。 ATP 是所有绿色植物光合作用的唯一的化能产品。因此，包括遗传密码子在内的生化系统都是以 ATP 为核心构建起来的。 ATP 在光合作用、代谢通路和遗传系统之间架起了桥梁（图 2 ），导演了一系列的生化循环（如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等）及令人眼花缭乱的元素重组。图 2 作为能量和信息载体的 ATP 在现代细胞中位于生化系统的中心 , 在光合作用、代谢通路和遗传信息之间架起了桥梁（谢平 2017 ） 2. 三个基本原则 ① 个体性原则客观的物理世界都可以归结为化学元素，而任何物体及其运动变化都可归结为化学元素之间的相互作用。但是，为什么这种元素之间的化学作用能够转变为可以可遗传的信息呢？可遗传的信息必须是个体性（像细胞这样的个性系统）发展的产物（图 3 ）。在相对封闭系统（个体）中将太阳能转换成化学能的随机事件得到了自然的青睐。将太阳能转化为化学能的过程称之为光合作用，这是在绿色植物或藻类中进行的过程。图 3 个体——无论是漂浮在海中的微藻，还是扎根大地的参天大树 ATP 并不是太阳光能的直接产物 , 它的生成需要跨膜质子（ H + ）梯度 , 因此 , 需要具有相对封闭的像脂质囊泡这样的结构。利用跨膜 H + 梯度 , 将 ADP 和 Pi 成功地合成 ATP, 这是地球生命史上的一个重要事件。 ADP 和 ATP 应该是地球早期存在的生命构件 , 而 ATP 合成酶 (ATPase) 是后来演化的产物。形象地说 , ATP-ADP 就似一个微电池 , ATP 放电变成 ADP, 而 ATPase 似一个充电器 , 其电能则来自跨膜的 H + 梯度。大量的 H + 恰好是太阳光能裂解水的产物 , 同时 , 裂解水产生的电子也需要进行跨膜传递 , 这是借助一系列电子载体来实现的 , 即所谓的电子传递链。也就是说，光合作用需要在相对封闭的环境中进行，需要跨膜 H + 梯度的存在，因此，没有个体性（通过半通透性的膜来表征）就没有光合作用。个体性即意味着竞争、斗争乃至欲望 , 这即为动因 , 随后演化才能水到渠成。有了个体性 , 生化反应的节律化或规律化才有可能 , 这亦是所谓的原始适应性。这样的禀性延绵到了高等生物之中 , 譬如 , 我们熟知的动物的习性与本能就是如此。 ② 同质性原则可遗传意味着个体存在保持同质性（图 4 ）的秉性。因此，个体性需从随机性走向同质性，因为，如果只有随机性，物质世界就会始终停留于混沌之中。其实，同质性个体亦是存在选择的一种客观结果，当然也是规律性产生的前提。为何大自然不停留于有机汤的世界 ? 或者说为何它从混沌走向了秩序 ? 这从表象上来说是太阳光能不断输入的结果 , 但本质或许是因为可遗传的同质性个体得到了存在的青睐（恰如德国哲学家黑格尔的一句至理名言——“存在即合理”）。同质性是在个体的能量转换过程中发展起来的。图 4 物种及其同质的个体 ③ 信息化原则原始生命的演化是一个从能量转换到信息化的过程。能量转换系统的诞生既是偶然的 , 也是必然的。为了实现能量转换 , 原始生命首先必须是一个相对封闭的系统（因为跨膜电位是太阳能转化成化学能的必要条件） , 就如现代细胞被双分子层磷脂组成的薄膜所包裹一样（当然最初的细胞被膜不可能如此精致）。而自发生成的脂质囊泡（这是脂类在水溶液中的一种自然特性）及其所随机包裹的生命构件似乎应该具备生命演化始点的条件。原始地球上必定存在了诞生生命所必须的基本化学构件（如 ATP 这样的核苷酸、氨基酸、脂肪酸、糖类等），否则就会掉进设计论的陷阱。太空生物学证据（土卫六、彗星和陨星）显示，细胞诞生之前，生命构件业已存在，譬如，陨石几乎备齐了原始生命及光合作用起源用的一些核心的有机化合物构件（图 5 ，图 6 ，图 7 ）。各种各样的氨基酸的存在使多肽链的出现顺理成章，腺嘌呤和类糖物质说不定就是生物能量的货币物质— ATP 以及核苷酸前体形成的基础，再加上烟酸的存在，氢载体 NADPH （或 NADH ）的出现似乎有了可能；从芳香环的存在加上核苷酸，另一个重要的电子传递体— FAD 的出现似乎不会困难；碳同化（卡尔文循环）、糖酵解、三羧酸循环等关键代谢过程中的一些小分子有机化合物（如丙酮酸、琥珀酸、甘油酸、乳酸等）也已存在。能够在水中形成膜状囊泡的两亲物质的存在使这些有机物在水存在的条件下形成细胞膜这样的结构成为可能。从成簇的芳香环化合物的存在似乎看到了出现卟啉结构的希望，加上长脂肪烃的存在，似乎看到了叶绿素这样的感光物质的出现也已万事俱备（谢平 2014 ）图 5 Murchison 陨石中不可溶有机碳的组成（引自 Pizzarello 2011 ）。图 6 Murchison 陨石中的可溶性有机化合物（引自 Pizzarello 2011 ）。图 7 一些光合色素的分子结构（引自 Taiz and Zeiger 2010 ）脂类与蛋白质通道的随机耦联赋予了细胞膜对物质的选择通透性（这在今天看来好像是便于细胞对物质交流的管控）。脂双层膜的选择通透性：水、甘油、色氨酸、一个普通的蛋白质以及钠离子在卵磷脂膜中的相对渗透性分别为 109 、 10 6 、 10 2 、 1 和 1 ，这就是说，双层磷脂膜对大分子和带电离子是不通透的，而小的非带电分子有较高的通透性，因此，这样的半透膜建立了对不同类型（如极性、大小）分子选择性摄取或释放的体系，而生物大分子若在囊泡内形成，则能在囊泡内部很好地保存并行使生命功能（ Stano and Luisi 2011) 。带电粒子不能自由穿越脂双层这一点十分重要，因为如果没有这一特性， H + 就不能形成跨膜电位，也就不能用于 ATP 的合成，更不会有现在生命系统的存在（谢平 2016 ）！可以设想 , 在悬浮于水溶液的膜结构中 , 太阳光能反复的随机性刺激 , 驱动了这种个性化结构中电子与质子的流动 , 藉此拉开了元素重组的大幕。这种膜结构对物质进出的非均衡性影响 , 容易导致大分子有机物质的积累与囊泡破裂 , 逐渐推动细胞分裂机制的形成、细胞内化学反应的秩序化与信息化 , 发展出个体性稳定传递的机制（即遗传） , 并最终迎来了具有现代生命特征的活细胞的降临。细胞分裂机制是怎样产生的？细胞膜选择性控制物质的进出——允许养分的进入，排出一些废物；细胞还需处理光合产物的堆积问题，有三种可能的途径（谢平 2014 ）： ❶ 细胞不断增大。但事实上，这是不可能的，因为对漂浮于水中的原始细胞来说，细胞的增大就会由于沉降的加速而使它们快速葬身海底的风险聚增； ❷ 细胞将合成的有机物迅速分解，排出体外； ❸ 随着有机物的堆积，细胞一分为二，不断重复新的合成—分裂之过程。显然，生命选择了第 3 种方案（图 8 ）。图 8 细胞体积随细胞分裂的变化（引自 Wikimedia ）这种策略似乎与现生细胞体积的周期性变化相吻合：细胞分裂形成的新细胞，最初体积较小，只有母细胞的一半，但它们能迅速合成新原生质，细胞随之增大，到母细胞一般大小时，便可继续分裂，如此循环往复……（谢平 2014 ）。在无数的有机分子中 , 之所以断定 ATP 是遗传密码子的始作俑者，因为 ATP 是能量和信息的双重载体—— ATP 可以衍生出其他核苷酸 , 这些核苷酸可以自身缩合成核酸；它还可活化氨基酸 , 为多肽链的缩合提供了能量基础。因此 , 只有 ATP 才能建立起核酸和蛋白质之间的联系，这是信息化——遗传密码子起源的关键（图 9 ）。图 9 ATP 既能自身缩合（形成核酸）也能活化氨基酸（形成多肽），才能将两者关联起来，这是在碱基序列与氨基酸之间建立起对应关系的重要基础所谓的信息化就是从随机性中筛选出节律性的过程（图 10 ）。原始生化系统的演化就是一种在个性系统中受太阳光能的驱动从随机性筛选节律性或循环的过程, 这种筛选就是通过个体的存在（亦可称之为合理）来实现的。各种生化循环(如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等)的起源亦如此, 但演化的轨迹早已消逝。图 10 密码子的起源—光合作用介导的 ATP 中心假说（ ATP-centered hypothesis ）示意图。蓝色虚线表示前生命期的演化过程 , 红色实线表示演化或作用从前生命期一直延续到生命期。箭头表示作用或影响方向（谢平 2017 ） ATP 通过自身的转化与缩合将错综复杂的生命过程信息化——筛选出用4种碱基编码20多个氨基酸的三联体密码子系统(4 3 =64, 还有相当大的编码冗余), 精巧地构建了一套遗传信息的保存、复制、转录和翻译以及多肽链的生产体系。 ATP 演绎出蛋白质与核酸互为因果的反馈体系, 并在个体生存的方向性筛选中, 构筑了对细胞内成百上千种同步发生的生化反应进行秩序化管控(自组织)的复杂体系与规则, 并最终建立起个性生命的同质化传递机制——遗传。因此，ATP真正才是遗传密码中的密码，王中之王！原始生命系统的演化就是一种光能驱动下的规律性的建构过程, 即大自然中的生命法则或规律(如各种生化循环)是从随机性中筛选或创造出来的, 这是一种从混沌走向秩序的过程。而所有筛选必须以生命的个体性存在为前提，进而物质世界从冷寂的化学关系跨入了热络的生命(遗传)信息。遗传信息在节律化或规律化的过程中必然产生, 因为没有它, 节律或规律及其所构建的适应将失去意义, 而物质亦只能停留于随机的混沌之中。这样, 信息化就是生命系统演化的必经之路, 因此, 一个集编码、保存、复制和翻译等于一体的遗传信息系统的登场也就瓜熟蒂落了。原始生化系统应该就是光合作用演化的产物, 在光合产物不断堆积、细胞不断破裂的循环过程中, 逐渐从混沌走向秩序, 在不断完善的信息化过程中, 实现了同质性个体(当然并非绝对)的生产, 最终形成了一套对生化系统进行有序管控并能在母体分裂过程中向子代稳定传递的密码系统。细胞只有能成功进行信息化管控, 重复产生出同质性个体, 才是真正生命实体的开端, 才出现了真正意义上的物种, 才开始了物种的演化历程。 3. 他山之“石”，可以攻玉？迄今为止, 人们对遗传密码的结构及工作机制已相当清楚, 但对其起源却是一知半解。目前提出的主要假说如下： ① 凝固事件假说(frozen accident hypothesis) 英国分子生物学家克里克（FrancisCrick，DNA双螺旋的发现者之一，1962年获诺贝尔生理学或医学奖）提出了凝固事件假说, 认为密码子与氨基酸的关系是在某一时期固定的, 之后很难再改变。现在所有的生物几乎使用着同样一套密码, 似乎支持这一假说。笔者认为, 这只是对演化事件时间节点的一种推测, 并未说明密码系统是如何起源的。克里克（FrancisCrick,1916-2004）德国化学家艾根（ManfredEigen，1967年获诺贝尔化学奖）指出: “ 在达尔文物种进化的前面, 还有一个类似的分子进化的渐进过程, 由此导致了唯一的一种运用普适性密码的细胞机构。这种密码最终确定起来, 并不是因为它是唯一的选择, 而是由于一种特殊的‘ 一旦-永存’ 选择机制, 可以从任何随机分配开始”(Eigen and Schuster 1979)。艾根（Manfred Eigen, 1927- ） ② 立体化学假说(stereochemical hypothesis) 美国微生物学家和生物物理学家韦斯（Carl Richard Woese，生命“三域”学说和RNA世界学说的提出者）等提出了立体化学假说, 认为氨基酸与它们相对应的密码子有选择性的化学结合力, 即遗传密码的起源和分配与RNA和氨基酸之间的直接化学作用密切相关, 或者说, 密码子的立体化学本质取决于氨基酸与相应的密码子之间物理和化学性质的互补性( Woese et al.1966) 。韦斯（Carl RichardWoese, 1928-2012 ）奥地利学者Polyansky等发现, mRNAs中不同核酸碱基的密度分布非常类似于它们所编码的蛋白质中这些相同核酸碱基的氨基酸亲电子密度分布(Polyansky et al.2013)。笔者认为, 氨基酸与密码子的立体联系固然重要, 但单凭这一点还无法诠释一个完整的机制, 这一假说也未涉及演化动因。还有, 如何解释1个氨基酸能对应6个之多的密码子呢? ③ 共进化假说(co-evolution hypothesis) 长期从事基因密码研究的华裔学者王子晖（J. Tze-Fei Wong）提出了共进化假说（图11 ）, 认为氨基酸和相应编码的忠实性反映的是氨基酸生物合成路径的相似性, 而并非物理化学性质的相似性( Wong 1975) 。笔者认为, 这也只是在推测密码子起源的一种可能路线, 并未说明为何如此演化。此外, 从简单的原料合成各种氨基酸可能发生在前生命演化末期。图11 遗传密码的进化图谱：在实线框中的密码子与现生有机体中的密码子相对应(Wong 1975) ④ 综合性假说(synthetic hypothesis) 美国学者Knight等 (1999) 提出了综合性假说（图12 ）, 认为遗传密码是由选择、历史和化学三个因素在不同阶段起作用的。初期主要是由氨基酸和密码子之间的直接相互作用来决定; 在新氨基酸的引入和密码子扩展阶段, 共进化作用可能占据主导地位; 而随着tRNA的进化和蛋白质的功能增加, 逐渐去除了氨基酸和密码子的直接相互作用, 密码子在不同尺度上的交换在某些程度上允许通过密码子的重新分配进行优化。这是对几种主要假说的综合, 但依然未能涉及演化的动因。图12 关于遗传密码起源的综合性假说(Knight et al. 1999) ⑤ 其他假说 1981 年Manfred Eigen提出了试管选择(in vitro selection)假说, 1989年英国化学家Leslie Orgel提出了解码(decoding)机理起源假说, 1988年比利时细胞生物学和生物化学家Christian de Duve提出了第二遗传密码(second genetic code)假说。 Wu 等(2005)推测, 三联体密码从两种类型的双联体密码逐渐进化而来。不过, 也有人推测三联体密码子是从更长的密码子(如四联体密码子quadruplet codons)演变而来, 因为长的密码子具有更多的编码冗余从而能抵御更大的突变压力( Baranov et al, 2009 ) 。肖景发和于军( Yu, 2007 ; Xiao Yu, 2007 ; 肖景发和于军, 2009 ) 提出了遗传密码的分步进化假说(stepwise evolution hypothesis)。中国科学院北京基因组研究所于军教授赵玉芬等( Zhao Cao, 1994 , 1996 ; Zhao et al, 1995 ; Zhou et al, 1996 ) 提出了核酸与蛋白共同起源的观点, 认为“ 磷是生命化学过程的调控中心” , 因为磷酰化氨基酸能同时生成核酸及蛋白, 又能生成LB膜及脂质体。但磷酰化氨基酸为何要导演核酸和蛋白质的共进化故事呢? 清华大学赵玉芬院士也有人将关于密码子起源的各种学说分为以下几类: 化学原理、生物合成扩展、自然选择、信息通道、博弈论和终止密码等( Freeland et al, 2003 ; Itzkovitz Alon, 2007 ; Tlusty, 2008 ; Yarus et al, 2009 ; Jee et al, 2013 ; Sengupta Higgs, 2015 ) 。例如, 根据率失真模型(rate-distortion models)推测, 密码子起源取决于对多样的氨基酸需求、抵御复制错误以及资源最小成本化等三种相互冲突的进化力量的平衡( Sella Ardell, 2006 ; Tlusty, 2008 ) 。迄今为止所有关于遗传密码子起源的假说都存在一定的局限： ❶ 虽然各自反映了密码子起源的某个侧面, 但都忽视了生化系统的整体演化过程； ❷ 即便将眼光扩大到密码子与氨基酸之间的可能关系( Ohama et al,2008 ), 从密码子本身也不可能窥见密码子演化的秘密( Sciarrino Sorba, 2013 ; Baranov et al, 2015 ) ； ❸ 密码子经历了从简单到复杂的演化过程, 这不言而喻, 但如何准确刻画却是一个问题； ❹ 密码子与氨基酸之间存在立体化学联系, 这亦毋庸置疑, 如果否认这一点, 就会坠入神创论或设计论的泥潭，但实际上这种联系又并不那么紧密； ❺ 最重要的问题是，密码子的演化必须有动因，即什么驱动了密码子的演化？ 4. 主要参考文献 1) AtkinsJF, Gesteland RF, Cech TR (2011) RNA Worlds: from Life’s Origins to Diversityin Gene Regulation. 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蛋白和核酸测序先驱 Frederick Sanger

chemicalbond 2013-12-1 00:26

11月19日，Frederick Sanger去世，终年95岁。 1958年，40岁的他因为对胰岛素的51个氨基酸系列测定而第一次获得诺贝尔化学奖。（1958年得到炸药奖的桑老师） 32年之后，他因为对核酸序列测定方法的贡献获得1980年的诺贝尔化学奖。下面是桑老师发明的核酸测序方法的示意图，来自维基百科，感兴趣的可以参考其中文介绍 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%A1%91%E6%A0%BC%E6%B5%8B%E5%BA%8F 桑老师，是一位对生物学研究做出过杰出贡献的化学师傅，是我们大家学习的好榜样。他提醒各位还在挣扎着的化学师傅们，加入生物学的研究队伍吧，那里遍地都处是金子：即使挖不到金子，至少也可以像他一样捡起2块贝壳啊 :-) 参考 http://cen.acs.org/articles/91/i47/Frederick-Sanger-Genomics-Pioneer-Dies.html http://en.wikipedia.org/wiki/Frederick_Sanger http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1958/sanger-lecture.pdf http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1980/sanger-lecture.pdf

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老华说吃（5）核酸与“保健食品”（最初级的科普）

热度 7 fdc1947 2013-6-3 07:45

老温：嗨！老华：你好！老温：边走边说吧！你得继续上次的说。上次我问到核苷酸，你说下次说，今天说吧。老华：说起核苷酸，就要先说核酸，核酸比核苷酸少一个字，可是相差可不是一丁点。核酸是生物大分子，它的单体是核苷酸。一般地说，一个核酸中间有成千上万个核苷酸。老温：它们都有个核字，是不是与原子核有关系？老华：不是！这里的核不是指原子核，指的是细胞核，我们都知道，所有的生物都由细胞构成，最早发现核酸是在细胞核中，后来知道，不但在细胞核中有核酸，细胞质等里面都有，但是名字也就那么沿用下来了。有一种核酸称脱氧核糖核酸，就是 DNA ，另一种称核糖核酸，简称 RNA 。老温：哦， DNA ，知道！亲子鉴定查查儿子是谁的，就查 DNA 。老华：就是它！ DNA 和 RNA 的单体就是核苷酸。就像淀粉的单体是葡萄糖，蛋白质的单体是氨基酸一样。不过，核苷酸比葡萄糖和氨基酸都复杂。它可以分成三个部分：一个部分有五个碳原子的糖，称戊糖；第二个部分是碱基，碱基又分成两类，一类是嘌呤，一类是嘧啶；第三部分是磷酸。这三部分组成了核苷酸。由于核苷酸不同的种类、数量和排列次序，形成了上次说到的“不可说佛刹微尘数”种类的核酸。这些 DNA 分子，就是生物遗传信息的携带者，并通过复制把这些信息遗传给下一代。而 RNA 则转录复制 DNA 的信息，参与蛋白质的合成，使生物体得以生长、发育和繁殖。老温：人们常说的基因是不是就是这些核酸？老华：所谓基因，最早是生物学家的假设，后来，人们证实了，基因就是这些核酸中某些特定的核苷酸序列，也就是不同碱基的序列。这些序列，决定了核酸的性质。核酸的多样性，就决定了蛋白质的多样性，也就决定了生物的多样性。老温：核酸既然这样重要，那我们在饮食上就一定要注意核酸的营养摄入。老华：错了，错了！大错特错！老温：错了？为什么？老华：您吃的是什么？不管是什么，无非是植物和动物，你总不能靠露水和“五石散”过日子吧。即使是树皮草根也是植物吧。只要是植物和动物，总是由细胞构成，总有 DNA 。到了肠胃里，这些 DNA 无论是动物的还是植物的，都不可能进入我们“体内”。您还记得我们一开始对“体内”的定义吧？老温：那当然，在消化道内的东西不应该算在体内。老华：就说最早推出所谓“核酸营养品”的那种核酸产品，他们说他们的“营养品”里含的是 “天然植物核酸” 。可是核酸是大分子，它进不了我们的体内。任何核酸都进不了。我们来假设一下，如果进去了，会怎么样。老温：进去不很好吗？老华：当然，一般情况下它进不去。如果进去了，我们身体里面的免疫系统，会立刻行动起来，把这些异体 DNA “杀死”，即消除他们的活性，分解掉。您想想，如果我们没有免疫系统，任这些异体 DNA 在我们体内复制，将是一种什么后果？如果那些“天然植物核酸”是来自树皮的 DNA ，复制繁殖之后长出树皮；来自草根的，长出了草根，你能够受得了？如果我们吃得是羊肉、猪肝， DNA 来自羊肉的，长出了羊肉；来自猪肝的，长出了猪肝 …… ，你还是你，我还是我吗？所以，我们的身体中决不让异体DNA进来的。当然，总有一些不请自来的不受欢迎的异体DNA，例如，有些细菌或病毒，通过我们皮肤或粘膜的破损处，进入我们体内，这时候我们的免疫系统就会调动起来。如果入侵者非常强大，我们的免疫系统被入侵者打得大败，那我们就不堪设想了，等着我们的结果，可能就是呜呼哀哉。老温：即使外源的核酸进不到我们的体内，我们还是需要这些核酸的营养的吧？老华：我刚才已经说过，我们吃下的食物，不是动物就是植物，都由细胞构成，细胞里都有核酸，这些核酸在胃肠里被水解成核苷酸，被小肠吸收，进人我们的血液中。在我们的细胞内，还进一步分解出嘌呤、嘧啶等等，其中有些作为原料合成我们自己的核酸。当然，我们的核酸也可以通过其他途径从头合成。只要我们是能够正常吃食物的，只要我们能够得到糖类、蛋白质、脂肪、维生素、无机盐等营养元素，我们就一定能够得到足够的核酸原料。所以，核酸并不被认为是一种一般人会缺乏的营养物质。关于这个问题，全世界的主流生物学家是有共识的。所谓核酸营养品，毫无科学道理，不过是一个骗局。老温：哦，我知道了。通过你对体内的几次讲述，我想起一个问题，那就是我们治疗疾病过程中，吃药和打针的巨大差别。吃药后，药物经小肠吸收到血液中。在这个过程中，像中药中的大分子也都被分解，进入体内的都是小分子。而打针则是把药物直接注入体内，打吊针就是大量的液体直接进入血管，所以，我们对针剂特别是输液所用针剂一定更要小心谨慎，避免不良物质进入体内，引起危险。老华：你说得很对，懂得了你刚才说到的两点，就可以少吃苦头。首先可以少上当，不要相信吃什么补什么。其次，可以避免危险。老温：不过，我还有一个疑问。既然核酸不是一种可能缺乏的营养物质，为什么市场上还有那么多核酸保健品？难道政府当局不懂得这些？老华：我不是政府，我只能说说我的看法。这个问题我们可以展开一点说，说一说整个所谓保健食品的问题。老温：愿闻其详。老华：所谓保健食品，种类五花八门，据说都有各种特殊的功能，对人体健康有特别的好处。与传统的蛋白质、糖类、脂肪等这几种始终不变的营养物质不同，往往过不久就会有若干种新推出的时髦的据说有新的保健作用的东西，但是都好像时髦了若干时间后即被更时髦的产品所取代。老温：也有一些千百年不变的，如人参、鹿茸、蜂王浆之类的。老华：对于正常人，这些所谓保健品有没有保健作用呢？我看对于大多数保健品，如果用得正确，多少可能还是有一点好处的。首先，大多数保健品里面，多少还是含有一些我们身体需要的东西。即使是那个核酸营养品，在它的胶囊里，也还装一些蛋白质类的食物。不过，与正常的营养相比，打个比方，这些所谓保健食品是大概花一百个或一千个鸡蛋的钱，买来一个鸡蛋的营养，但是，一个鸡蛋的营养毕竟也是营养啊。当然，这只是打比方，保健食品中所含有的有效成分自然与鸡蛋的营养不同。另外，这样说的条件是必须正确使用保健食品，而不是把它当药吃。第二，有心理作用。人类健康的心理作用非常重要，许多疾病的产生和治疗都与我们的心理状况有关，所以西方医学有所谓安慰剂，在做对照比较时，即使是空白组，也不能明说，这都是他们的高明之处。而绝大多数保健品都有一种心理上的安慰作用，有安慰作用总是好的，总比拆台好。第三，保健品是一种精神消费。老温：精神消费？这倒很新鲜。老华：比如，你儿子和媳妇回家看看，给您老人家买点什么贵重的保健品。哪怕其中只有一个鸡蛋的营养，你心里也乐滋滋的。但是，如果真的给您带一个鸡蛋回家，说父亲大人您补一补吧，你的感受一样吗？老温：这个倒也确实有点道理。老华：所以，我们看问题的视觉要宽一点。上面的三点，是对于我们个人，也就是作为保健品消费者的个人来说的。对于国家、对于社会，另外还有几点积极的意义。首先，消费这些保健品的人，一般都不是真正意义上穷光蛋，而是较为富有的阶层。我有一位朋友，一开始在东北做保健品（并非保健食品，但道理是一样的），不赚钱，后来到山东，略好一点，最后到上海，做得很好。东北老重工业基地，前些年下岗的穷人多，顾不上买保健品。到上海就不同了，有钱人多，至少有了基本的生活开支，有了一点富余的钱，这才关心自己和家人的健康。第二，这个保健品行业创造了很多就业机会，而且很多都是低层次的就业机会。第三，给国家提供了税收收入。而最重要的，这些所谓保健食品只要不用来代替药物，（当然，这也需要不断的宣传，否则，总有人要代替药物，这就麻烦了），这些保健食品多吃少吃也不会产生很多不利于健康的影响，至多是没有多少好处罢了。无害即应当允许存在，何况还有一点小益呢。至于你个人是否愿意花一百个或一千个的鸡蛋的钱去得到一个鸡蛋的营养，那是你的选择。总而言之，做科学的人，不能只看到科学，还应当看到科学以外的事情，毕竟社会上有许多科学之外的事情。老温：老兄言之有理。老华：好了，又该回家了。再见吧！老温：再见！

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[转载]核酸提取经验总结----很全很棒的总结哦？~~~

bcm 2013-4-23 13:28

一、核酸核苷酸单体聚合而成的生物大分子，是生物细胞最基本和最重要的成分。一般认为，生物进化即始于核酸，因为在所有生命物质中只有核酸能够自我复制。今天已知核酸是生物遗传信息的贮藏所和传递者。一种生物的蓝图就编码在其核酸分子中。核酸是 1869 年米歇尔 (F.Miescher) 在脓液的白细胞中发现的。他当时称之为核素。阿尔特曼 (R.Altmann) 于 1889 年认识其酸性后，定名为核酸。二、核酸的分类和功能核酸分为核糖核酸 (RNA) 和脱氧核糖核酸 (DNA) 两大类。这两类核酸有某些共同的结构特点，但生物功能不同。 DNA 贮存遗传信息，在细胞分裂过程中复制，使每个子细胞接受与母细胞结构和信息含量相同的 DNA ； RNA 主要在蛋白质合成中起作用，负责将 DNA 的遗传信息转变成特定蛋白质的氨基酸序列。核酸的基本结构单元是核苷酸，核苷酸含有含氮碱基、戊糖和磷酸 3 种组分。碱基与戊糖构成核苷，核苷的磷酸酯为核苷酸。 DNA 和 RNA 中的戊糖不同， RNA 中的戊糖是 D- 核糖； DNA 不含核糖而含 D-2- 脱氧核糖 ( 核糖中 2 位碳原子上的羟基为氢所取代 ) 。核酸就是根据其中戊糖种类来分类的， DNA 和 RNA 的碱基也有所不同。三、核酸的理化性质 RNA 和核苷酸的纯品都呈白色粉末或结晶， DNA 则为白色类似石棉样的纤维状物。除肌苷酸、鸟苷酸具有鲜味外，核酸和核苷酸大都呈酸味。 DNA 、 RNA 和核苷酸都是极性化合物，一般都溶于水，不溶于乙醇、氯仿等有机溶剂，它们的钠盐比游离核酸易溶于水， RNA 钠盐在水中溶解度可达 40g /L ， DNA 钠盐在水中为 10g /L ，呈黏性胶体溶液。在酸性溶液中， DNA 、 RNA 易水解，在中性或弱碱性溶液中较稳定。天然状态的 DNA 是以脱氧核糖核蛋白 (DNP) 形式存在于细胞核中。要从细胞中提取 DNA 时，先把 DNP 抽提出来，再把 P 除去，再除去细胞中的糖， RNA 及无机离子等，从中分离 DNA 。四、细胞裂解：（一）裂解原理在核酸提取过程中，细胞裂解是非常重要的。经典的裂解液几乎都含有去污剂 ( 如 SDS 、 Triton X-100 、 NP-40 、 Tween 20 等 ) 和盐 ( 如 Tris 、 EDTA 、 NaCl 等 ) 。盐的作用，除了提供一个合适的裂解环境 ( 如 Tris) ，还包括抑制样品中的核酸酶在裂解过程中对核酸的破坏 ( 如 EDTA) 、维持核酸结构的稳定 ( 如 NaCl) 等。去污剂则是通过使蛋白质变性，破坏膜结构及解开与核酸相连接的蛋白质，从而实现核酸游离在裂解体系中。裂解体系中还可能加入蛋白酶，利用蛋白酶将蛋白质消化成小的片段，促进核酸与蛋白质的分开，同时，也便于后面的纯化操作以及获得更纯的核酸。也有直接使用高浓度的蛋白质变性剂 ( 如 GIT 、 GuHCl 等 ) 裂解的，该方法已经成为了 RNA 抽提的主流，却不是基因组 DNA 抽提的主流。（二）细胞的裂解方法细菌细胞破碎方法有以下几种： 1 ）机械方法：超声波处理法、研磨法、匀浆法。关于超声波处理法，要设定好超声时间和间隙时间，一般超声时间不超过 5 秒，间隙时间最好大于超声时间。 2 ）化学试剂法：用含 SDS 或 CTAB 的溶液处理细胞，在一定的 pH 环境和变性条件下 , 细胞破裂 , 蛋白质变性沉淀 , 核酸被释放到水相， pH 环境则由加入的强碱 (NaOH) 或缓冲液 ( TE 、 STE 等 ) 提供，表面活性剂或强离子剂可使细胞裂解、蛋白质和多糖沉淀 , 缓冲液中的一些金属离子螯合剂 ( EDTA 等 ) 可螯合对核酸酶活性所必须的金属离子 Mg2+ 、 Ca2+ , 从而抑制核酸酶的活性 , 保护核酸不被降解。 3 ）反复冻融法：将细胞在 -20 度以下冰冻，室温融解，反复几次，由于细胞内冰粒形成和剩余细胞液的盐浓度增高引起溶胀，使细胞结构破碎。个人经验一般情况， 37 ℃ ,3min ，液氮 3min, 反复三次即可以。 4 ）酶解法：加入溶菌酶或蜗牛酶、蛋白酶 K 等，都可使细胞壁破碎，核酸释放。蛋白酶还能降解与核酸结合的蛋白质 , 促进核酸的分离。其中溶菌酶能催化细菌细胞壁的蛋白多糖 N- 乙酰葡糖胺和 N- 乙酰胞壁酸残基间的 β-(1 ,4) 键水解。蛋白酶 K 能催化水解多种多肽键 , 其在 65 ℃ 及有 EDTA 、尿素 (1 ～ 4mol/ L) 和去污剂 (0. 5 %SDS 或 1 %Triton X-100) 存在时仍保留酶活性 , 这有利于提高对高分子量核酸的提取效率。在实际工作中 , 酶作用、机械作用、化学作用经常联合使用。具体选择哪种或哪几种方法可根据细胞类型、待分离的核酸类型及后续实验目的来确定。（三）裂解方法的评价含蛋白酶的裂解方法，可以认为是抽提基因组 DNA 的首选。裂解包括膜蛋白的游离和与基因组 DNA 相连接的蛋白质的游离。蛋白酶的作用是使蛋白质变小，故而对蛋白质的游离有巨大的促进作用；同时，巨大的基因组 DNA 是很容易 “ 缠 ” 住大分子的东西的，蛋白质被蛋白酶消化变小后，则不容易被基因组 DNA “ 缠 ” 住，有利于蛋白质在纯化操作中的去除，使最终获得的基因组 DNA 的纯度更高。另外一个思路是，如果基因组 DNA 与蛋白质 “ 缠 ” 在一起，在纯化的过程中有两种可能：如果基因组 DNA 的特性占优势，则纯化时以 DNA 的形式被保留下来，导致蛋白质的残留；如果蛋白质的特性占优势，则纯化时以蛋白质的形式被去除，导致 DNA 的损失。当然去污剂裂解方法，仍然在细胞基因组 DNA 抽提方面有优势，尤其是当得率和纯度要求不是最高，而经济性及操作简单很重要时。控制好裂解液 / 样品的比例是该方法成功的关键。该方法结合高盐沉淀，可以实现最简单的操作，但纯度及得率的稳定性可能会比用 PC 抽提的差一些。高浓度蛋白质变性剂 ( 如 GIT 、 GuHCl 等 ) 的裂解方法，是抽提 RNA 的首选。总 RNA 的抽提，最重要的是快速裂解细胞膜，至于与基因组 DNA 相连接的蛋白质的裂解以及基因组与蛋白质 “ 缠 ” 住的问题，因为都不会对以后的纯化产生大的影响，可以不考虑。高浓度蛋白质变性剂能快速破坏细胞膜，进而迅速抑制住细胞内的 RNA 酶，从而确保了 RNA 的完整性。除了极少量不适用该方法的样品 – 主要是植物，其它绝大部分样品的 RNA 的抽提，都可以以高浓度的蛋白质变性剂为基础的。当然有些样品，如肌肉，即使是 RNA 抽提，也强烈建议使用含蛋白酶的裂解液 ( 或者在操作中的某个时候使用蛋白酶消化蛋白质 ) ，原因在于这些样品中的蛋白质，是非常难以去除的。该方法是获得最大得率和最高纯度的基础。含 CTAB 的裂解液，几乎成为富含多糖的样品，如细菌、植物的基因组 DNA 抽提的首选裂解方法。该方法成功与否与两个因素有关：一是 CTAB 的质量，二是洗涤的彻底程度。 CTAB 的质量对裂解效率有很大的影响，而且，似乎还说不清楚原因，因为即使是同一公司生产的纯度一样的 CTAB ，批号不同，效果就可能差别很大。洗涤去除 CTAB 要比其它的盐难一些，同时， CTAB 的少量残留也会对酶活性有巨大影响，所以洗涤是否彻底也是该方法成功与否的关键。裂解时的温度，多使用 65C ；但如果发现降解严重或者得率太低，可以试一下 37C – 45C 这个相对低温的区域。 SDS 碱裂解法是质粒抽提的首选裂解方法，具有快速、得率高、几乎无基因组 DNA 污染的特点。控制好裂解液 / 菌体的比例和操作的温和是该方法成功的关键。蛋白质的沉淀效率在 4C 会更好一些，所以，加入溶液 III 后在 4 ℃ 静置一段时间以及采用 4 ℃ 离心去蛋白质，都可以提高质量。该方法不一定要使用 PC 纯化，但结合 PC 纯化，可以获得纯度很高的质粒。 RNA 的去除可以靠在溶液 I 中加入 RNase A (100ug/ml) 或者在最后的溶解液中加入 RNase A (25 ug/ml) 来实现。总的感觉是，在溶液 I 中使用 RNase A ， RNA 的残留少一些。不过，经典沉淀几乎没有办法彻底去除 RNA 残留。另外，对大质粒 (50 kb 以上 ) ，该方法可能会有问题。 PCR 模板的简易裂解方法，也是使用面很广的一类方法。该方法的特点是无须纯化，样品被裂解后即可直接取裂解液用于 PCR ，非常快速。也正因为不纯化，所以，假阴性 ( 即没有扩增出来的阳性 ) 比例也比较高。该方法最简单的就是反复冻融法，简便快捷，不需任何化学试剂，冻融离心， PCR 检测就可以了。如果使用裂解法，哪么最简单的裂解液就是水，复杂一点的就会含有一些不会抑制后续的 PCR 反应，而且能提高裂解效率，甚至还可能部分消除样品内抑制 PCR 反应杂质的东西，如 Triton X-100 、甲酰胺等。再复杂一点的就会含有诸如 Chelex 100 之类的能吸附部分杂质的介质。操作也非常简单，多使用温度的变化来实现样品的裂解，如煮沸、或者高温 - 低温的多次循环等。该方法最适合从一大堆样品中找出阳性样品，但却不适合用于判断某一个样品是阳性还是阴性。降低样品使用量可以提高阳性率，因为样品量的降低，同时意味着 PCR 的抑制物量的降低。裂解液的用量原则是：确保能彻底裂解样品，同时使裂解体系中核酸的浓度适中。浓度过低，将导致沉淀效率低，影响得率；浓度过高，去除杂质的过程复杂且不彻底，导致纯度下降。另外，裂解液的用量是以样品中蛋白质的含量为基准的，而不是以核酸含量为基准，这一点务必牢记。五、核酸纯化就个人所知，目前在科研领域广泛使用的核酸纯化技术主要可以分为两大类：使用介质的和不使用介质的，使用介质的，一次就将核酸与其它所有杂质分开；不使用介质的，一定是首先将核酸和盐与大分子杂质分开，再通过沉淀核酸使核酸与盐分开 (PEG 沉淀和 LiCl 沉淀除外 ) 。 1 ）经典的使用苯酚 / 氯仿抽提的纯化技术：细胞裂解后离心分离含核酸的水相，加入等体积的酚 ∶ 氯仿 ∶ 异戊醇 (25 ∶ 24 ∶ 1 体积 ) 混合液。依据应用目的，两相经漩涡振荡混匀 ( 适用于分离小分子量核酸 ) 或简单颠倒混匀 ( 适用于分离高分子量核酸 ) 后离心分离。疏水性的蛋白质被分配至有机相，核酸则被留于上层水相。酚是一种有机溶剂，预先要用 STE 缓冲液饱和，因未饱和的酚会吸收水相而带走一部分核酸。酚也易氧化发黄 , 而氧化的酚可引起核酸链中磷酸二酯键断裂或使核酸链交联；故在制备酚饱和液时要加入一特殊物质，以防止酚氧化。氯仿可去除脂肪，使更多蛋白质变性 , 从而提高提取效率。异戊醇则可减少操作过程中产生的气泡。核酸盐可被一些有机溶剂沉淀 , 通过沉淀可浓缩核酸 , 改变核酸溶解缓冲液的种类以及去除某些杂质分子。典型的例子是在酚、氯仿抽提后用乙醇沉淀，在含核酸的水相中加入 p H5. 0 ～ 5.5 ，终浓度为 0.3M 的 NaAc 或 KAc 后，钠离子会中和核酸磷酸骨架上的负电荷，在酸性环境中促进核酸的疏水复性。然后加入 2 ～ 2. 5 倍体积的乙醇 , 经一定时间的孵育，可使核酸有效地沉淀。其他的一些有机溶剂（异丙醇、聚乙二醇 ( PEG) 等）和盐类 (10. 0mol/ L 醋酸铵、 8. 0mol/ L 的氯化锂、氯化镁和低浓度的氯化锌等 ) 也用于核酸的沉淀。 2 ）使用离子交换介质的纯化技术：将裂解液过柱，核酸被联结在离子交换介质上；洗涤去除残留的杂质后，用高盐缓冲液将核酸从介质上洗脱下来。再经过标准的乙醇 / 异丙醇沉淀、乙醇洗涤、干燥等操作，获得纯的核酸，溶解于合适的缓冲液中。 3 ）使用吸附介质的纯化技术：将裂解液过柱，核酸被吸附介质选择性吸附；洗涤去除残留的杂质后，用水或者合适的低盐缓冲液将核酸从介质上洗脱下来，就可以直接用于后续实验。 4) 密度梯度离心法：密度梯度离心也用于核酸的分离和分析。双链 DNA 、单链 DNA 、 RNA 和蛋白质具有不同的密度，因而可经密度梯度离心形式形成不同密度的纯样品区带，该法适用于大量核酸样本的制备，其中氯化铯 2 溴化乙锭梯度平衡离心法被认为是纯化大量质粒 DNA 的首选方法。氯化铯是核酸密度梯度离心的标准介质 , 梯度液中的溴化乙锭与核酸结合，离心后形成的核酸区带经紫外灯照射，产生荧光而被检测，用注射针头穿刺回收后，通过透析或乙醇沉淀除去氯化铯而获得纯化的核酸。（二）纯化方法评价 PC(P 是英文酚的缩写， C 是英文氯仿的缩写 ) 抽提 / 醇沉淀方法，是一个永不过时的方法。稳定、可靠、经济、方便。 PC 抽提可以彻底去除蛋白质，醇沉淀可以去除盐，对于一般的干净的样品 ( 杂质为蛋白质 ) ，该方法完全可以获得高质量的核酸。虽然每次 PC 抽提都会损失一部分核酸 ( 因为不可能将水相全部移取 ) ，以及低浓度核酸的醇沉淀效率低，但这些问题都可以靠操作的调整而得以解决或者减少影响。该方法的最大的问题是不适合大规模抽提。 PC 抽提是去除蛋白质的一个非常有效的手段。苯酚能使蛋白质变性，变性后的蛋白质从水相中被析出，处于苯酚中或者苯酚 / 水相之间。 PC 抽提的关键是，一要混匀彻底，二要用量足够。彻底混匀，才能确保苯酚与蛋白质的充分接触，使蛋白质完全变性。许多人总是担心混匀的剧烈程度是否会对核酸，尤其是基因组 DNA 造成破坏，实际上大可不必如此小心。剧烈的混匀操作，是会部分打断大分子的基因组 DNA ，但该破坏作用不会强烈到 DNA 变成 10kb 以内的小片段。手剧烈晃动混匀后，基因组 DNA 的片段，大部分会大于 20kb ，这个大小，除了一些特别的要求外，对 PCR 和酶切，都是完全适用的。如果要求的片段非常大，如构建文库用，则不能使用剧烈的混匀方法，而只能来回温和颠倒混匀 – 此时的关键是：裂解液的比例要足够大，使体系不要太粘稠。用量要足够，是因为苯酚去除蛋白质是有一定的饱和度的。超过了该饱和度，裂解体系中的蛋白质不会被一次去除，必须靠多次抽提，方可彻底去除。另外，体系太粘稠的坏处是，蛋白质难以彻底去除，以及基因组 DNA 会断裂得更厉害，所以要注意裂解液与样品的比例。 4C 离心操作有利于更彻底去除蛋白质。 PC 抽提的另外一个用途是，利用酸性酚可以部分去除 DNA 的特点，在 RNA 抽提时获得 DNA 残留极少的 RNA 。不过有一点要提醒的是，有些植物样品，在去除某些杂质之前，是不能使用 PC 抽提的，否则核酸必定降解。高盐沉淀蛋白质 / 醇沉淀方法，同样也是一个非常不错的方法。与 PC 抽提方法相比，除了纯度的稳定性可能要低一点外，该方法几乎克服了 PC 抽提的所有缺点。更快、更轻松去除蛋白质所伴随的好处是，可以用于大规模抽提，不足是纯度 ( 蛋白质残留 ) 不够稳定。蛋白质的沉淀效率在 4C 会更好一些。介质纯化方法，是一个越来越受到重视的方法。其最大特点是非常适合大规模核酸抽提，并且因为受人为操作因素影响小，纯度的稳定性很高 ( 虽然纯度不一定比 PC 纯化方法更高 ) 。其致命弱点是样品过量。介质可以分为两大类，一类是柱式的，即介质被预先装填在下面是通的柱子里；另外一类则是颗粒状 ( 如 Glassmilk 、磁性小珠等 ) 。颗粒状的介质的纯化操作与经典的醇沉淀差别不大，都是通过数次的加液 - 倒液过程，干燥后，溶解即可获得纯化好的核酸。柱式纯化的操作虽然也是有加液 - 倒液过程，但因为加入的液体通过离心后会进入另外一个离心管中，与含有核酸的柱子完全是分开的，所以洗涤更彻底，操作更省力 ( 不用操心将核酸倒掉了，或者液体的残留 ) 。不过，介质纯化方法的成本是最高的。（三）醇的沉淀 1 ）沉淀的原理目的：目的是使核酸从裂解体系中沉淀下来，从而实现核酸与其它杂质 – 主要是盐的分离。就核酸而言，标准的醇沉淀要求有一定的盐及某一比例的醇用量，但这决不是说这些盐是必不可少的或者醇的比例是不可更改的。实际操作中不难发现，当裂解体系中核酸的浓度达到一定水平后，即使体系中不含教科书中建议的盐，单独使用醇也可以使核酸沉淀下来；或者含有盐，使用低比例的醇也可以使核酸沉淀下来 ( 当然，得率可能会降低 ) 。知道这一点的意义在于：不要迷信标准方法的唯一性；相反，当使用标准方法碰到问题 – 主要是纯度问题时，完全可以通过调整沉淀条件来改善。最有参考价值的是的一个沉淀方案：一半异丙醇加一半高盐溶液替代纯粹的异丙醇，可以大大降低多糖残留。另外一个问题就是，要坚信核酸的醇沉淀过程同样也是其它杂质的沉淀过程；调整醇沉淀的条件，虽然会降低核酸的得率，但因为可以大大提高纯度。 2) 沉淀剂的选择：醇沉淀使用异丙醇还是乙醇，我们并没有发现这二者对质量有大的影响。异丙醇沉淀的核酸比较紧凑，帖壁紧，颜色不是很白；乙醇沉淀的核酸比较蓬松，容易从壁上移动，颜色比较白。这是现象，少量核酸用异丙醇沉淀，大量核酸用乙醇沉淀。至于异丙醇沉淀更容易沉淀下盐的说法，我们没有碰到过，我更觉得出现该现象的原因就在洗涤的不彻底。当然，也不要忘记异丙醇沉淀的最大优点是体积小，可以使绝大部分的小量抽提操作在 1.5ml 离心管内完成。但由于其沉淀物很紧凑，洗涤时其中心部分不容易被洗涤到，所以，洗涤异丙醇沉淀的核酸的关键是：一定要使沉淀悬浮起来，一定要放置一段时间使沉淀最终变成蓬松的白色。如果再洗涤一次，质量决不会有问题的。当然，沉淀所用的试剂，不仅仅就乙醇和异丙醇，还有包括 PEG 、 LiCl 、 CTAB 都可以用于核酸沉淀，虽然它们远没有醇沉淀的高使用频率，但却各有特点。 LiCl 可以沉淀 RNA 以去除 DNA ， CTAB 可以从含多糖的裂解体系中将核酸沉淀下来。 PEG 是沉淀病毒颗粒的方便手段。 3) 沉淀温度的选择：如果核酸抽提的起始样品是杂质比较多时，原则上不要使用低温沉淀。低温沉淀能提高沉淀效率：当核酸浓度很低时，效果明显；当核酸浓度比较高时，效果不明显，但却会导致杂质的大大增加。（四）核酸的洗涤 1 ）洗涤原理与目的：洗涤对于整个提取过程来说，也是非常重要的。洗涤，首先一定要将沉淀悬浮起来；第二就是要控制一定的时间，尤其是当核酸沉淀比较大时 ( 使核酸沉淀最终蓬松 ) ；第三是少量多次；第四则是去上清要彻底。大部分资料中的操作基本上都是 “ 倒掉上清后倒置在吸水纸上片刻 ” ，这一说法，对于质量好的离心管，如果离心管是经过硅化的，因为液体几乎不挂壁，所以上清可以去除得非常彻底；好的管子，即使没有经过硅化，残留量也非常少，也没有什么问题；差的管子，液体的挂壁非常可观，其残留量多到会影响后续的实验。避免液体残余的一个好方法，就是倒掉液体后再短暂离心，将残液用移液器吸出。还有需大家牢记的是，残液中都含有上一步操作中的杂质，其残留量与混匀程度、核酸沉淀的大小都有关。挥发时去掉的是乙醇，杂质是不会被挥发去除的。这步，切忌不要用手甩，这样容易将核酸甩掉。另外，核酸沉淀的大小及裂解液的裂解能力也决定了洗涤的强度。沉淀越大，裂解液的裂解能力越强，洗涤越要彻底：放置时间相对要长一点，洗涤次数也要考虑增加。当然，乙醇浓度的选择也非常重要，一般情况，洗涤一定要用室温的 75% 乙醇。（五）核酸的溶解和保存 1 ）核酸溶解：纯化后的核酸，其中 RNA 以水溶解为主， DNA 则多以弱碱性的 Tris 或者 TE 溶解。经典的 DNA 溶解方法多提倡使用 TE 溶解，其中原因是有人认为 EDTA 可以减少 DNA 被可能残留下来的 DNase 降解的风险；如果操作过程控制得当， DNase 的残留几乎是可以忽略的，完全可以直接使用 Tris 或者水 (pH 接近 7) 溶解 DNA 。 2 ）核酸保存：基本上，核酸在保存中的稳定性，与温度成反比，与浓度成正比。一般的我们选择， -20 ℃ 或 70 ℃ 保存的稳定。如果温度不合适，保存中核酸发生降解或者消失，首要原因是酶残留导致的酶解，第二个原因则是保存核酸溶液的 pH 值不合适导致的水解 (RNA 在弱酸性更稳定，而 DNA 在弱碱性更合适 ) 。还有一个不为人重视的，就是 EP 管对核酸的影响。首先一定要坚信一点，那就是核酸一定会与装它的容器的接触面发生反应，达到某种均衡。 EP 管的材质，首先可能吸附核酸，其次还可以诱导核酸的结构发生某些变化，如变性。在核酸的浓度比较高时，这个现象可能观察不到；当核酸浓度很低时，则比较明显了。在低浓度的核酸中加入 Geletin,Glycogen,BSA 可以稳定核酸，虽然已经为实验所证明，但许多实验人员并没有将该建议当回事。现在制造 EP 管的材料远多于过去。这些新出现的材料，在强度、透明度等物理特征方面可能比原来的纯 PP 材质要好许多，但其化学特征，尤其是对核酸稳定性的可能影响，远没有研究透彻。正如现在的质粒可以改造得越来越适用某些要求一样，其负面产物可能是，抽提的质粒电泳的构型越来越多：除了原来的三种带型外，还可能出现 denatured cc 、 multimeric forms of cc 等等带型。（六）核酸的浓缩应用最广的核酸浓缩法是乙醇沉淀法。在中等浓度单价阳离子存在下，加入一定量的乙醇后，所形成有核酸沉淀可经离心而回收，甚至对低至 pg 量的 DNA 或 RNA ，也可定量回收。回收的核酸可按所需浓度，再溶于适当的缓冲液中。核酸浓缩的具体操作时，可向含样品的小离心管中加入 V/10 单价阳离子盐贮存液 2V 无水乙醇，混匀，放冰水浴中 15 ～ 30min ，取出目测平衡， 0 ～ 4 度， 12000g ，离心 10min 。吸弃上清，再另 70% 乙醇 0.5 ～ 1ml ， 12000g ， 0 ～ 4 度洗涤离心 2min 。吸弃上清，沉淀用油泵抽干或打开盖子晾干后，溶于适当体积的缓冲液中。单价阳离子盐的选择，主要基于下述考虑：用醋酸铵可减少 dNTP 的共沉淀，但在以后要作核酸的磷酸化时应避免用醋酸铵，因铵离子是 T ，多核苷酸激酶的强烈抑制剂。当用较高浓度的乙醇沉淀 RNA 时，常用 LiCl ，因 LiCl 在乙醇中溶解度很高，不随核酸共沉淀。含有 SDS 的核酸样品，应使用 NaCl ，这时该去垢剂要 70% 乙醇中仍保持可溶。 DNA 和 RNA 沉淀，大多使用醋酸钠（ pH5.2 ）。六、核酸质量的检测问题将抽提好的核酸直接用于后续的实验，是唯一可靠的检测方法；除此之外的检测方法，都是相对的，而且并不十分可信。目前用于正式实验前检测核酸质量的方法，一是电泳，二是紫外分光光度仪。电泳检测的主要是核酸的完整性和大小，只要核酸不是太小或者太大 ( 超出电泳分离范围 ) ，该方法还是非常可信的；电泳还可以用于估计核酸的浓度，但其准确度与经验有关；另外，电泳也可能提供某些杂质污染的信息，但是同样与经验有关。紫外分光光度仪检测的是纯度和核酸含量，然而，由于紫外分光光度仪不能确保非常准确，而该仪器的灵敏度又非常高，所以，提供的结果并不十分可信。一般讲，同时进行紫外和电泳检测，综合二者的结果，可以做出一个更合理的判断。但由于这两个方法都有缺陷，所以，即使出现坏的结果能用于后续实验而好的结果却不能用于后续实验，也不用大惊小怪。关于紫外分光光度仪的检测。首先，不要使用不能选择波长的仪器；使用那些已经固定了波长的仪器，大概可以算是你梦魇的开始 ( 没有信息是可怕的，更可怕的是将错误的信息当真，其中 280 、 320 、 230 、 260nm 下的吸光度分别代表了核酸、背景（溶液浑浊度）、盐浓度和蛋白等有机物的值。 ) 。其次，一定要经常调较仪器；最后，要记住读数 A230 ： A260 ： A280 = 1 ： 2 (DNA 为 1.8) ： 1 为理论上的数据，实际测定时会有一些差别；但如果差别太大，就有问题了，有两个值得商榷的观点：如果 A260/A230 2 就是纯的，如果 A260/A280 2 就是核酸降解。 A260/A230 如果比 2.0 大许多，一定是有杂质残留的 ( 具体是什么杂质我不知道 ) 。如果核酸抽提好后立即就测定， A260/A280 2.0 决不提示核酸降解，原因是：那些能导致 A260/A280 2.0 的核酸片段非常小，常规的沉淀是不可能将它们沉淀下来的；更可能的原因是：你仪器提供的 A260/A280 实际是 A262/A282 甚至 A264/A284 的值。纯的核酸的吸光值，在 A230 是谷底，在 A260 是峰顶，在 A280 则正好是半山坡。根据曲线在底和顶的斜率最小，在半山坡的斜率最大的特点，不难得出如下结论： A230 和 A260 的读数受仪器准确性的影响比较小，而 A280 受仪器准确性的影响比较大。关于电泳检测，观察琼脂凝胶中 DNA 的最简单方法是利用荧光染料溴化乙锭进行染色。该物质含有一个可以嵌入 DNA 的堆积碱基之间的一个平面基团，这个基团的固定位置及其与碱基的密切接近，导致染料与 DNA 结合并呈现荧光，其荧光产率比游离染料溶液有所增加。 DNA 吸收 254nm 处的紫外辐射并传递给染料，而被结合的染料本身则在 302nm 和 366nm 有光吸收。这两种情况下，被吸收的能量可在可见光谱红橙区的 590nm 处重新发射出来。因此，当凝胶中含有游离溴化乙锭时即可以检测到少量的 DNA 。建议先电泳检测，再用紫外分光光度仪检测。电泳后，可以看到哪些样品根本就不能用 ( 如降解太厉害 ) ，以及核酸的大致浓度，这样就为紫外分光光度仪的检测提供了一个参考 ( 降解的不必要测了，要测的该取多少量等 ) 。七、核酸中杂质的去除对于一些对核酸纯度要求较高的实验，我们就需要对其进行特殊的处理，除去其中的多糖、蛋白质及非目的核酸，其方法如下：　　（ 1 ）肝糖元、淀粉及粘多糖，由于其物理化学性质与核酸有许多相似之处，常在提取液中残存下来。除去的方法常有： ① 取材前尽量减少组织中多糖的含量，如先使动物饥饿数天然后杀死，可使细胞内肝糖元大大减少。 ② 加入淀粉酶，将大分子多糖分解为小分子，在以后纯化步骤中逐渐被除去。 ③ 在浓磷酸盐存在下，以 2- 甲氧基乙醇抽提核酸提取液，使多糖溶于下层水相，核酸在上面有机层中。 ④ 以钙盐沉淀 DNA ，再以草酸钾处理，使之形成 DNA 钾盐回收，然后用离子交换法吸附 DNA ，使之与多糖分离。　　（ 2 ）蛋白质的除去：由于核酸在细胞内以核蛋白体形式存在，不论采用哪种方法提取核酸，蛋白质都不同程度地存在于体系中。因此，除去蛋白质是核酸分离纯化不可避免的步骤。常用方法有下列几种： ① 加入去污剂如硫酸十二脂钠，从提取到分离纯化各阶段均可反复使用此法。去污剂与氯仿法或苯酚法结合使用，效果更加理想。 ② 氯仿 - 戊醇或辛醇对提取液摇荡抽提，蛋白质在氯仿 - 水界面形成凝胶，离心后除去，核酸留在水溶液中。此法在分离纯化中也常反复使用。 ③ 苯酚水溶液抽提，在对氨基水杨酸等阴离子化合物存在下， DNA 或 RNA 都可以进入水相，蛋白质则沉淀于酚层，然后取水相加入乙醇或 2- 乙氧基乙醇沉淀 RNA 或 DNA ，残余的酚可用葡聚糖凝胶 G-10 或 G-25 除去。（ 3 ）不同类型核酸的分离：两种类型核酸的制备过程中， DNA 制品中混杂着少量 RNA 或 RNA 制品中混杂着少量 DNA 是经常发生的。由于 DNA 和 RNA 结构和性质都很相似，而且分子量都十分大，所以两类核酸的分离是核酸纯化工作中比较复杂和繁琐的一步。从 DNA 中除去 RNA 的方法常有： ① 核糖核酸酸酶选择地破坏 RNA ，这是比较有效的方法，但使用的核糖核酸酶中常含有极微量的脱氧核糖核酸酶，必须事先加热处理除去，然后将纯净的核糖核酸酶与样品溶液一起在 37 ℃ 孵育数分钟，就可达到破坏 RNA 的目的。 ② 钙盐分步沉淀：在核酸溶液中加入 1/10 体积 10% 的氯化钙溶液，使 DNA 与 RNA 均成为钙盐后，再利用 DNA 钙盐在 2/10 体积乙醇中能形成沉淀析出， RNA 钙盐不形成沉淀而彼此分离。 ③ 活性炭吸附：将处理好的活性炭按 1/15 ～ 1/20 体积加入每毫升含有 0 。 5 ～ 1mgDNA 溶液中， 0 ～ 4 。 C 下搅拌 1h ，以 31000×g 离心 1h ，除去 RNA 后的 DNA 回收率可达 94% 。　　在 RNA 制品中除去 DNA ，苯酚水溶液抽提是较有效和常用的方法。在没有阴离子化合物存在下，以等体积 90% 苯酚水溶液反复抽提 RNA ，可以除去绝大部分 DNA 。此外，也可采用加入脱氧核糖核酸酶处理，破坏 DNA ，或参考上述 DNA 与 RNA 分离方法将 DNA 除去。　　（ 4 ）同类核酸的分离： ① RNA 混合物的分离：经过提取的初步纯化的 RNA 制品中含有各类 RNA 和某些已降解的 RNA 混杂物。进一步纯化时，多应用柱层析、梯度离心及逆流分溶等方法。例如 tRNA 与 rRNA 的分离用吸附于硅藻土表面的甲基化白蛋白柱吸附后，以不同梯度氯化钠溶液洗脱，或用蔗糖梯度（顶部 5% 浓度，底部 20% 浓度）离心法分开。 mRNA 的代谢速度较快，在细菌中平均寿命为 90min ，在哺乳动物中约为几小时至十几小时，常用密度梯度离心法和 DNA- 琼脂柱进行分离。制备 rRNA 时，由于共沉作用，常混有 mRNA ，一般可用萘 -1 ， 5- 二磺酸处理，使二者分开。各种 tRNA 的提纯，通常采用逆流分溶法在磷酸缓冲液 - 甲酰胺 - 异丙醇系统下进行，分离效果较好。 ② DNA 混合物的分离：主要是变性或降解的 DNA 和天然的分离，常用磷酸钙、 ECTEOLA- 纤维素、 DEAE- 纤维素和甲基化白蛋白柱层析，逆流分溶，梯度离心等方法。一个具有生物活性高度提纯的 DNA 制品应具有如下标准：不含有蛋白质及多糖；不含有可透析的小分子杂物；在 pH7 时紫外吸收最大值在 257 ～ 261μm 之间， E （ P ）在 6600 左右；不含有 RNA ；固体为纤维状，水溶液具有高的粘度并有流动双折射作用；具有电泳均一性及超离心中单分散性；具有生物活性。

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核酸适配体筛选技术在线交流（9月23日晚）QQ群

smilesun 2012-9-22 10:07

定于明天（2012年9月23日）晚8点在QQ群（适配体aptamer/selex交流，群号134854978）交流适配体筛选及应用相关内容，欢迎参加。我从最早开始做筛选至今已有6年，前4年一无所获。4年后，实现4天筛选出aptamer。今年CE-SELEX一轮可以看到明显复合物峰。愿意分享一下经验，希望帮助大家少走点弯路。原本计划今年11月份继续举办核酸是配体筛选技术培训，由于时间问题，无暇顾及。 aptamer方面有很多工作值得去做。但非常遗憾的是，早期开展适配体研究的课题组，已有多个课题组不愿继续从事筛选相关工作。原因很简单，难度大，产出低，学生不好毕业，申请课题也不容易。而现在热衷于筛选的往往都是没有经验，仅凭满腔热情或从文献中看到的aptamer美好前景并受此鼓舞的。如果没有交流，单靠自己摸索，估计不会那么顺利。希望关注aptamer的朋友可以加入此群，我会定期和大家交流。（平时较少上QQ，非指定时间估计无法及时回答大家的问题）。欢迎相关研究的朋友转发此信息。

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核酸是暴君——写在2.14之际

热度 1 jiangming800403 2012-2-15 15:42

核酸是暴君，高等动物不能孤雌生殖，鸡是蛋为了复制自己而创造的中间品。核酸决定了生命有机体（蛋白质）的资源分配。雄性动物为求偶所进化的炫耀性结构往往浪费大量的能量，从而没有足够能量适应环境变化，物种甚至走向衰亡，爱尔兰大角麋鹿就是核酸战争的牺牲品。蛋白质造反了，与核酸同归于尽。

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[转载]核酸三吡啶单体的合成和二价金属离子在核酸双链上的连接

xiaofeihappy 2010-11-2 21:48

（《有机化学会志》 2009年）这里介绍了经修饰的寡核苷酸的合成和热力学稳定性的研究。这种修饰过的寡核苷酸包含一个核酸三吡啶单体。这个单体编入到DNA双链中，使得热力学上能够可逆的增加或减少二价金属离子。这种现象可能的解释是，在链的内部存在两个三吡啶单元和一个金属离子间的配合物。在基于DNA杂交的纳米级器件的发展中，这一系统将会是很有用的。在纳米级器件的构造中，DNA特有的识别和自组装性质，给研究者提供了一个有意义的工具。通常，这些器件自组装集合之后的结构无法进一步发生改变。为了扩展基于DNA的纳米技术全部技能，研究新的可调节的系统就变得很重要。之前，这个问题已经得到了解决，如使用光敏寡核苷酸仅通过光致辐射就能复制信息，基于DNA双重信息的大分子可折叠的约束条件，经三吡啶修饰的寡核苷酸能够通过吸收或释放二价过渡金属离子可逆的调节DNA双链的热稳定性。总之，通过使DNA双链吸收或释放二价金属离子来可逆的改变DNA双链的热稳定性。

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核酸序列和结构数据库研究的文献分析

xupeiyang 2010-5-30 09:33

http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/ Nucleic acid sequence and structure databases 1,658 documents semantically analyzed 1 2 Top Years Publications 2004 146 2005 144 2008 130 2002 128 2006 125 2003 124 2007 123 2009 121 2001 99 2000 76 1999 69 2010 58 1997 57 1996 48 1998 45 1995 44 1994 40 1991 22 1992 21 1993 16 1 2 1 2 3 Top Countries Publications USA 540 Germany 141 Japan 130 United Kingdom 122 France 98 China 71 Italy 54 Canada 53 Australia 40 Belgium 37 Spain 29 Russia 29 Denmark 26 India 22 Brazil 20 Switzerland 20 Sweden 18 Taiwan 17 Israel 17 Poland 16 1 2 3 1 2 3 ... 24 Top Cities Publications Bethesda 46 London 36 Cambridge 27 Tokyo 24 Berkeley 21 Moscow 18 Antwerp 18 Beijing 17 Seattle 17 Kisarazu 17 Paris 16 Berlin 16 Tsukuba 15 New York 15 Philadelphia 15 Heidelberg 13 St. Louis 12 Toronto 12 Los Angeles 12 Boston 11 1 2 3 ... 24 1 2 3 ... 19 Top Journals Publications Nucleic Acids Res 260 Bioinformatics 69 Bmc Bioinformatics 65 J Biol Chem 60 J Mol Biol 57 Bmc Genomics 43 Gene 43 Genome Res 37 Genomics 25 Proteins 25 P Natl Acad Sci Usa 21 Dna Res 20 J Mol Evol 20 Biochem Bioph Res Co 20 Genome Biol 17 Rna 14 Mol Biol Evol 14 Biochim Biophys Acta 14 Pac Symp Biocomput 13 Hum Mutat 12 1 2 3 ... 19 1 2 3 ... 373 Top Authors Publications Ohara O 19 Nagase T 18 Van de Peer Y 17 De Wachter R 17 Kikuno R 15 De Rijk P 15 Benson D 12 Ostell J 12 Nomura N 12 Wheeler D 11 Lipman D 11 Ishikawa K 11 Gorodkin J 10 Thornton J 10 Larsen N 8 Zwieb C 8 Hirosawa M 8 Miyajima N 8 Tanaka A 8 Kotani H 8 1 2 3 ... 373 1 2 3 ... 342 Top Terms Publications Base Sequence 992 Genes 922 Proteins 911 Animals 720 Genome 704 Genomics 701 Humans 696 Amino Acid Sequence 647 DNA 506 Sequence Alignment 442 Computational Biology 387 RNA 370 Amino Acids 354 Protein Structure, Tertiary 312 DNA, Complementary 300 Nucleic Acid Conformation 290 Algorithms 285 Phylogeny 279 Sequence Homology, Amino Acid 277 Nucleotides 273 1 2 3 ... 342 最新研究报道 Methods Mol Biol. 2010;609:3-15. Nucleic acid sequence and structure databases. Washietl S , Hofacker IL . Department of Theoretical Chemistry, University of Vienna, Wien, Austria. Abstract This chapter gives an overview of the most commonly used biological databases of nucleic acid sequences and their structures. We cover general sequence databases, databases for specific DNA features, noncoding RNA sequences, and RNA secondary and tertiary structures. PMID: 20221910 Publication Types, MeSH Terms, Substances Publication Types: Research Support, Non-U.S. Gov't Review MeSH Terms: Animals Base Sequence DNA/chemistry* Databases, Genetic* Humans Internet Molecular Sequence Data Nucleic Acid Conformation RNA/chemistry* RNA, Untranslated/chemistry Substances: RNA, Untranslated RNA DNA LinkOut - more resources Full Text Sources: Springer Other Literature Sources: COS Scholar Universe

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我印象中的Paul Zamecnick 教授

jinwsapa 2009-11-11 21:44

刚在网络上看到鲍尔教授病逝的消息, 心里非常难过. 特意回忆并写了此文, 纪念这位科学研究的伟人和不停探索的学者, 在我印象中的Paul Zamecnick 教授 80年代后期，笔者读博士时就久仰Paul Zamecnick教授大名。他是tRNA的共同发现者，发表过的论文非常有影响力。但他为人谦和，没有架子。他的实验室就在自己导师实验室隔壁。生化所的汤老师是他实验室的主力，所以有时候经常去Paul实验室串门。他经常参加所里的学术报告会。而且还不时上图书馆查找资料。那时的电脑网络还不发达，也没有现在的谷歌工具。他用的秘书也是与人共享，他做实验员的太太自然也是他的生活秘书兼办公室秘书。他们的生活十分简朴，经常自带午餐。两人进出，总是身影不离。他年纪虽大，腿脚不便。但始终不肯退出他喜爱的科学研究。他思想活跃，几乎每天来实验室上班，虽然早已过了退休年龄，但从来不担心经费短缺。研究课题很多，手下雇有好几位来自中国，印度，俄罗斯和波兰的学者，做极有挑战的课题。他们在非常简陋，面积不大的实验室里完成了多篇重要论文。正是在80年代末，他们完成了涉及反义核酸的许多重要涉及和初步试验。在这些研究发明的基础上，Paul Zamecnick和他的核心团队，创建了Hybridon生物技术公司。成为当时业内非常有名气的生物技术公司。由于Paul Zamecnick教授是Hybridon公司的创办人和另外上市公司的董事及科学顾问，他曾经拥有许多股票，身价不菲，但大都是受限制的不能卖。但他也不在乎只做纸面富翁。他开的车也很旧，与所里的另一位张民觉院士所开的旧车类似。这似乎是老一辈科学家的风格。 Paul Zamecnick 教授个人很高，但他太太Mary Zamecnik个子矮小，但看得出年轻时非常漂亮。是一位非常和蔼可亲的太太。为照顾先生，她也不退休，拒绝在家休闲和安度晚年。她担任Paul的助理和实验员兼收发员。每天都来上班。而且很喜欢与年轻人聊家常。最有印象的是，说到她与她先生，还有她儿子居然是同月同日生的，我们都难以相信发生这样的小概率事件。问她老人家，是否自然接生还是药物引产或剖腹产，她笑着回答，一切都是顺其自然的。 Paul Zamecnick一生充满传奇，成就颇丰。早在1955年末至1956年初，他提出设想有转移RNA的存在。随后他与人共同发现tRNA的存在。1996年，他因为发现tRNA而获得奥伯特-拉斯卡奖。 Paul Zamecnick生于俄亥俄州的克利夫兰市。他从达尔茅斯医学院获得医学博士。56-79年在哈佛肿瘤医学院任教和从事研究。因为不愿放弃他一生所崇尚的科学事业，退休后他又加入伍斯特实验生物学研究所任资深研究员，继续从事他所热爱的核酸研究工作，直到1997年，伍斯特实验生物学研究所被麻州医学院并购，他才离开实验室，转而去他所创办的Hybridon公司继续从事科学研究。他一直工作到80多岁才真正退休。据说在他85岁生日庆祝时，他曾经告诉手下同事，因为他太老太爱做实验，而不能自拔所以无法退休。从事科学研究，就要淡泊名利，耐得住寂寞，像Paul Zamecnick 那样，活到老，学到老，干到老，永远都在探索中。这就是科学家的乐趣所在。

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