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YACOO：生物大分子起源的悖论——“鸡”与“蛋”之争
2014-12-01
来源：转载自第三方
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在细胞进化过程中，先有核酸还是先有蛋白？先有复制还是先有代谢？这些依然是生命起源中的未解之谜。在生物个体水平，亦普遍存在类似的问题，如先有‘鸡’还是先有‘蛋’？或是先有‘雌’的还是先有‘雄’的？……这些看似简单的问题，却是现代科学无法解答的悖论，但我们岂可一避了之？
蛋白质与核酸之比较
蛋白质仅由氨基酸通过肽键连接而成，而核酸由核苷酸聚合而成，核酸含有三种组分：核糖（或脱氧核糖）、碱基和磷酸。构成蛋白质的氨基酸有20种（不到天然氨基酸的1/10），构成核酸的核糖只有两种（RNA中为核糖，DNA中为脱氧核糖），核酸中的碱基也不过5种（RNA和DNA各有4种，两者之间仅有一个碱基不同）。
DNA是核苷酸的长链聚合物，通常是两条DNA单链通过碱基之间的氢键形成相互缠绕的双螺旋结构（图1）。两条DNA链遵循所谓“配对”原则，即腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对（图3），并且绝不会有例外。与DNA规则的双螺旋结构相比，RNA的结构复杂而多样，它区分为三种不同类型：tRNA、mRNA和rRNA，分别行使不同的功能，也具有十分不同的结构特点（图1）。其实RNA（如mRNA）的结构也颇为复杂，靠随机性产生出这样的分子也是天方夜谭！
DNA双螺旋之间的碱基配对规则源自不同结构碱基的契合：4种碱基中，2种为单环，两种为双环，因此只有两种配对方式有利于维持双螺旋结构的稳定性—即A与T、G与C，前者通过两对氢键，而后者通过3对氢键。这样的设计，既能维持DNA的双螺旋结构，又方便复制，也方便转录为RNA（但在RNA中用U取代了DNA中的T）。
与核苷酸相比，氨基酸在种类及结构上（分为1-4级结构）要多样得多，这使得蛋白质能形成各种复杂的立体结构，这是蛋白质（作为酶）具有几乎无限催化可能性的重要结构基础。蛋白质肽链内的氨基酸之间的作用力也十分多样，包括氢键、疏水作用、离子键和二硫键等，它们维持蛋白质的2～4结构。
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