氨基酸与dna的关系
DNA分子活性比较低,它需要特定蛋白质的帮助才能完成自我复制。但反过来讲,特定的蛋白质不是无缘无故产生的,它们需要经过自然的筛选,而要通过自然选择,它们就必须能被遗传且能产生变异。然而蛋白质本身不是遗传的模板,它要由DNA编码。所以问题就是,蛋白质没有DNA就无法进化,而DNA没有蛋白质也无法进化。如果两者缺一不可,蛋白质与DNA两者谁先谁后,这类似于鸡生蛋蛋生鸡的问题。
在20世纪80年代中期,科学家有一项超凡的发现,那就是RNA可以当作催化剂。RNA分子很少形成双螺旋,它们常卷成小而复杂的形状,同时具有催化作用。这样一来RNA分子就可以打破前面的困境。在这个假设的“RNA世界”里,RNA既可以扮演DNA的角色也可扮演蛋白质的角色,它可以催化自我复制以及很多其他反应。
从现代细胞工作的角度来看,该假设是有意义的。今天的细胞里,氨基酸并不会和DNA直接接触,当细胞需要合成蛋白质时,许多基础反应都是由核酶(一种具有催化功能的RNA)催化完成的。“RNA世界”假设让整个学界为之着迷,它让生命密码的研究方向,从“DNA密码如何编码蛋白质”转向“RNA和氨基酸之间到底发生了什么”,然而至今我们仍没有明确的答案。
美国生物化学家哈德罗·莫洛维兹与分子生物学家谢利·科普利以及物理学家埃里克·史密斯假设:由成对字母组成的RNA也可以作为催化剂。他们认为双核苷酸会和氨基酸的前体结合,然后催化它们成为氨基酸。至于催化成哪一种氨基酸,则要看双核苷酸里的字母是什么。理论上第一个字母会决定氨基酸的前体,第二个字母决定反应形式。比如说,如果两个字母是UU,那么丙酮酸会先接上来,然后被转换成疏水性极强的亮氨酸。
从这里到三联密码只剩下两步了,而它们都只需要简单的字母配对即可。首先,一段较大的RNA分子和双核苷酸通过惯常的碱基配对法则配对,也就是G配C, A配U。接着氨基酸会被转移到这个较大的RNA分子上,因为分子较大,吸引力也比较大。结果就是一段RNA分子接了一个氨基酸,而氨基酸的种类取决于最初携带它的双核苷酸字母。
第二步则是将二联密码变成三联密码,配对规则不变。如果三个字母配对的效果比两个字母配对来得好(也许好处是分子间有较多空间或结合力较强),那三联密码自然会胜出。
当然整套“RNA世界”理论都还只是假说,目前也没有太多证据可以证明。但是重要的是它为解开密码起源之谜带来希望之光,从简单化学反应到三联密码诞生,看起来也有可能发生,也可以被实验检验。
学生多补充氨基酸能补脑?别再被商家忽悠了,这样反而会害了孩子

(专家:李文思,复旦大学附属中山医院临床药学博士;陈璋璋,复旦大学附属中山医院副主任药师,科普中国微平台原创首发)
6月是考试季,老师、家长、学生都使出了浑身解数,希望能够提高成绩以进入梦寐以求的学校,因此各种补脑产品大行其道,其中氨基酸也成为流行的“补脑保健品”。曾有媒体报道,某高中高三学生集体打氨基酸吊瓶来进行“补脑”,那么氨基酸真的能补脑吗?

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氨基酸到底是什么?
氨基酸这个词听上去非常地专业,因此很多家长面对这种“高大上”的词汇不由地产生了信赖。实际上,氨基酸是人体所需的三大营养素,负责蛋白质的合成。
细胞核内的DNA首先翻译成RNA分泌到细胞核外(也就是细胞质内),然后,氨基酸在RNA的指挥下,按照一定的顺序形成多肽链,接着这些多肽链又在指挥下不断地折叠、蜷曲形成了大分子蛋白质。蛋白质参与构成了人体结构,并能够在体内发挥生物活性,完成基本的生命活动。
人体不能吸收大分子蛋白质,口服的蛋白质进入肠道后会水解成氨基酸然后被人体吸收。

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氨基酸能补脑么?
“改善睡眠,提高免疫力,增进脑部活力”是氨基酸产品的主要卖点。但这些功能都没有被证实。
大脑对能量的需求很高,葡萄糖、脂肪、蛋白质是三大能量来源物质,但在人体储备充足的条件下,人体会按顺序使用葡萄糖、脂肪和蛋白质供能。即使多补充了氨基酸,合成了蛋白质,大脑也会优先使用葡萄糖供能。
另外,大脑中存在一个屏障叫做血脑屏障,可以有效保护大脑与外界的物质交换,让一些外来物质无法轻易地进入大脑,减少了感染和对大脑的损伤。只有小分子或脂溶性高的物质才能进入血脑屏障。氨基酸通过主动运输透过血脑屏障,这种主动运输存在一定的饱和性,当载体饱和了,多余的氨基酸也无法进入到脑内。这就像是运输货物,卡车只能够运输1吨的货物进入工厂,但工厂外却有2吨的货物,那么也只能有1吨的货物进入到工厂内。

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就算不能补脑,多补点氨基酸也没事?
有的人认为氨基酸是体内物质,就算没有额外的好处,多补一点也没有什么坏处,事实是这样吗?
实际上,人体内需要的氨基酸是相对恒定的,如果补充的量超过了人体需要量,那么人体就会将多余的氨基酸排出体内,这会增加肾脏和肝脏的负担。此外,氨基酸注射液由于渗透压较高,容易导致注射部位疼痛、静脉炎等。
因此氨基酸不建议单独注射使用,一般需要和肠外脂肪乳剂、葡萄糖、微量元素、维生素等配制成肠外营养制剂一起使用。
编辑:鲁凡英
【原标题:氨基酸补脑,你猜……这是真的还是假的?丨头条】
学生多补充氨基酸能补脑?别再被商家忽悠了,这样反而会害了孩子
生物学家劳伦斯·赫斯特和斯蒂芬·弗里兰在20世纪90年代末把天然基因密码和计算机随机产生的几百万组密码拿去比对,结果轰动一时。他们想知道,如果发生点突变这种把一个字母换掉的变异,哪一套密码系统能保留最多正确的氨基酸,或将它代换成另一个性质相似的氨基酸。
结果他们发现,天然的基因密码最经得起突变的考验。点突变常常不会影响氨基酸序列,而如果突变真的改变了氨基酸,也会由另一个物理特性相似的氨基酸来取代。据此,赫斯特与弗里兰宣称,天然的遗传密码比成千上万套随机产生的密码要优良得多。它不但不是大自然密码学家愚蠢而盲目的作品,而是万里挑一的密码系统。
天然的三联基因密码的第一个字母都有特定的对应方式。举例来说,所有以丙酮酸为前体合成的氨基酸,它们密码的第一个字母都是T。所有由α-酮戊二酸所合成的氨基酸,其三联密码第一个字母都是C;所有由草酰乙酸合成的氨基酸,第一个字母都是A;最后,几种简单前体通过单一步骤所合成的氨基酸,第一个字母都是G。
三联密码的第二个字母和氨基酸是否容易溶于水有关,或者说和氨基酸的疏水性有关。亲水性氨基酸会溶于水,疏水性氨基酸不会溶于水,但会溶在脂肪或油里,比如溶在含有脂质的细胞膜里。所有的氨基酸,可以从“非常疏水”到“非常亲水”排列成一张图谱,而正是这张图谱决定了氨基酸与第二个密码字母之间的关系。疏水性最强的六个氨基酸里有五个,第二个字母都是T,所有亲水性最强的氨基酸第二个字母都是A。介于中间的有些是G有些是C。
三联密码的第三个字母不含任何信息,不管接上哪一个字母都没关系,这组密码子都会翻译出一样的氨基酸。以甘氨酸为例,它的密码子是GGG,但是最后一个G可以代换成T、A或C。
第三个字母的随机性暗示了一些有趣的事情。二联密码可以编码16种氨基酸。如果我们从20个氨基酸里拿掉5个结构最复杂的(剩下15个氨基酸,再加上一个终止密码子)这样前两个字母与这15个氨基酸特性之间的关联就更明显了。因此,最原始的密码可能只是二联密码,后来才靠“密码子捕捉”的方式成为三联密码,也就是各氨基酸彼此竞争第三个字母。
第一个字母和氨基酸前体之间的关系直截了当,第二个字母和氨基酸的疏水性相关,第三个字母可以随机选择。这套密码系统除了可以忍受突变,还可以降低灾难发生时造成的损失,同时可以加快进化的脚步。因为如果突变不是灾难性的,那应该会带来更多的好处。