生命动力精源催化茶叶形成RNA和DNA的机制2.docx
四、阴阳源精结构的特征及通天气的概念从元素周期表里看出,一切生命体及有机体都由c、H、0、NsP、S元素聚合而成。但这些元素不可能自聚,都得靠上述阴阳源精的催化动力作用。具体有下列阳离子:由上可知阴阳源精的所有离子都得具有下列三种气:1 .都要以阳离子形式,带有正电荷、故I首先有不同大小的阳性电场气。以Zn作为氧化电位的中值,比它大者为阳精,小者为阴精。这些离子周围由六个水分子包围起来形成相当稳定的正八面体结构。(图含六个水分子的生命动力源离子的正八面体的络合结构)2 .上述阴阳源精除了上述第一个精气标志,即正电气之外,更重要的是还有第二种精气,即磁场气。这是因为它们的d轨道电子都具有很高的磁矩和磁性,故甚至克服阳离子之间电性排斥力,就可以通过磁性间强作用,相聚成大大小小的磁畴,甚至成为经络里的堵核,也可以使含铁阳离子的红血球聚集成瘀血!以至造成心血管病!3 .上述阴阳源精的d电子群还有意想不到的通天作用。宇宙空间里,尤其太阳发出无数个中微子及光子的能量,也可以使上述阴精和阳精的磁畴变得很小,使唤它们变成具有很高通天气能的阴阳源精,甚至在宇能的强力作用下,那些较大磁畴的阴阳源精,也被破碎成很小的磁畴,从而大大地加强这些阴阳精的生化催化能力和免疫能力!从上可知,内经里有三千多个气字,实际上指上述的种种气,其中最强大的气指通天气,这是真正的生命动力之气。人能活着靠的是这个真气!五、金日光:生命动力精源催化形成RNA和DNA的机制.14UJIldRNA和DNA究竟如何形成的?这就有必要进一步从最原始的RNA'DNA;,起源来加以阐明原始RNA和DNA之间定量关系。众所周知,世界人类基因科学界为测定人类DNA基因组密码子测序作了大量的研究,最终通过蛋白质的测序确认人类DNA中能够“编辑”出蛋白的有效基因数为3万多个,比起线虫多出2万个,比果蝇多1万个;故有人说人类基因没啥优越性!但是作者发现人类基因有至高无上的二个特色:一是,在人类基因组中充满着富含C+G,T+A(G),C+A的密科子链段;越高级的生物越富含C+G密码子;二是,人类基因有长链的DNA之前,先有RNA,后有DNA,并分别进入46个染色体中,使染色体的数量的增殖方式极为特殊:。202122234COClc2QN22222+4+8+16+16=462°男生殖染色体(Y)2°女生殖染色体(X)试问当代分子生物学乃至生命科学界能解释上述特征的的因果关系吗?没有!连想都想不到这一层!本文的目的就是回答这些问题I一、先形成人类初生态基因RNA,后形成DNA的过程,当代基因科学界到目前为止不知道为何先有人类初生态第一批RNA,而后才形成DNA的?同样也不知道和它所对应的第一批蛋白体是如何形成的。作者对此在前几文中有过讨论,但是看来还有必要进一步探讨这个问题,其中最重要的是在地球上先形成“生命的化学汤”在远古,地球上开始没有生命的物质,是无机世界,但在生命的化学演化过程中靠自然界,光,电,热,尤其在生命动力源的一系列含水络合离子群(Na,K,Ca,Mg,Sr,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Mo)的催化、激活动力作用下,在“生命的化学汤”里形成了足够的腺噫吟(八),乌嘿吟(G),胸腺Q密院(T),或尿喘呢(U)及胞嗡窕(C)的聚磷酸核甘(脱氧)单体及二十种氨基酸。不过这只是基本的生命物质的原料而已,在此作者不能不再次强调当代生命科学和基因科学,如果不用上述五种碱基的内聚能(密度)大小概念,那么可以说人类永远不可能知道人类自己身上的DNA,RNA是究竟如何来的!当下最幸运的是我们有了五种碱基内聚能计算的方法及其有关的数据。一C、C".,U,A",A'、tf'.夕,G,U',UJT",T'、J,365、275,355.434(9)1312,408,335.40婢),352.430(Q34541乳双)348,385、394382、ep.204,220、69.77.8,127,69,108、335,254,272,216,J,198,244、139,156,185.167.176,167,187.146、163,767.689、563.64230、545.692GJO,647.719g608、666,629702GsI)850,836,812、761,w,.,563,519、494,533(Q468.564,520.592(期),519,59?、521.584(双)515,572,540、545,NHINI7cQONItlNHIlzcHN,Ic夕飞ONI、CHIlCHZ、CHIlCHZNHIZC;A“HCQNIItNHIlcHNIaHCQNC-NIlIlCCHzY、C-NIlIlCCHZNI.,/HNICZ7H2Npk=9JI/NICZHNHNICZ<H2NOIl八llC-NGIlIlZCH、/YIlOHKQr.-NGIlIlCCH、八/NNUUOIl1C-N-IlCCH'J、/NNI,OIlZcHNIU/、°IOlI/NIuC八N°IOIlZ0/XHO;、1CHIlZch:pk=9Ji、CHIIlCHZQCHIlZchZHNIONIC一、ZNICZQHOOIlCtNJItOHCT'NUOIlCHI、C-CH>IlZch、CH1IlCHZQIlZch表中双)指具有双环的内聚能密度值.,通常DNA中的碱基为T、A、C、G,而在RNA中的碱基为U、A、C、G。但严格地来说,由于U,T的氢键能力,每原子的净电荷几乎相同,两种碱基的基态的冗键级都十分接近,故在DNA及RNA中T和U可以共存,且在转录过程中保证TfU,故在通常讨论中不再严格区分T或U。不过在DNA中T比U多,而在RNA中T很少I以上五种碱基的内聚能密度的数据为我们人类了解自身的DNA,RNA是如何来的,提供了最重要的信息、,通过大量的研究,五种碱基的内聚能密度起到下列三大功能:,1.1 内聚能密度的第一大功能:定量地说明了基因密他子可简并的根本原因一首次知道了反密码子三联体中心碱基的内聚能大小决定了64种密码子对20种氨基酸的简并性:二十种氨基酸,按其内聚能密度的大小,分别对应到具有同一大小内聚能密度的碱基上,可以圆满地解释了本文开头讲的当代基因科学遇到的最大难点之一,就是为什么二十种氨基酸分别同上述五种碱基有密切匹配的根本原因I"1.1.1 以腺噂吟(八)为中心碱基(Y)的聚磷酸酯氨基酸三联核昔酸盐“U、A、G)其中氨基酸包括VakLeu、He.Phe.Met氨基酸,正好对应于中心碱基A。这是因为此时下述氨基酸的内聚能密度与腺口票吟(八)的内聚能密度相当接近(见表1.2)。,表1.2对应于中心碱基A的若干氨基酸内聚能密度(J/cm'mOI)P中心诚基A*1内聚能密度”(Jcm3mol)*缀氨陶Val,V"品氨酸1.eu>L2异亮氨装“lie.IP示丙氨酸Phe,F*5甲硫氨酸,1Met,M642260M612.9“6120642.22561.3P相对分子里2117P13W1312165149*jPl一5.9W5.98Q6.02Q5.48。5.74疏水性指数一+4.2+3.82+4.6+2.8+1.9C出现频率上6.629.W5.3P3.9a2.3÷,氨基酸分子式+COOIHN-C-HICHZXHICH?.COoIHN-C-HICH2H)CCHYCOOIHN-C-HIH-C-CH1人ICH3COOIHM-C-HCH.-5.HjN-C-HSICH.由表L2可以看出,碱基A与五个氨基酸的内聚能密度相当接近。其中最有意思的是尽管中心碱基(八)具有很高的极性,但是这五种氨基酸的残基(R)都具有相当的疏水性(+1.9+45),偏中性(PI5.486.02),可见这些分子间作用以内聚能大小相似性作为起主导作用,这是生命基因科学界首先要认同的基本概念。故这种高度相容性使它们以三聚磷酸为“中介体';能哆在一起,为分别形成对应信息结构的蛋白和核酸链做好准备,其中A将首先成为三联体原始首批RNA密码子的中心碱基。”1.1.2 以胸腺(或尿)嚅咤为中心碱基(Y)的聚磷酸酯氨基酸三联核昔酸盐,其中氨基酸有:Asp»Glu、Tyr.Glm、Asn,His、LyS等氨基酸。此时,这些氨基酸与U(T)的内聚能密度相近(见表1.3)。,表1.3对应于碱基U(T)的若干氨基酸内聚能密度P碱基U(T)内聚能密度(Jcm2mol)2天冬氨酸Asp>De谷氨酸,Glu>E酪氨酸,lTyr,Y谷氨酷酸胺Gin,Qr天冬酸酸胺*AsmNQ组氨酸“His,HP赖氨酸”1.ys,KQ850(U)856/845P902.12873.3*826P847813.“相对分子量。133P147P181P146c132155146“PIP2.7723.2225.66P5.65。5.41-7.59Q9.74-疏水性指数。-3.5-3,52-1.3*-3.5-3.53-3,2d-3.%出现频率5.4c6.323.24.24.3P2.3P5M昂基酸分子式,COOIHN-CHICH、Ico0+COOIHN-CHICH,ICH、ICOO4HIH-CH4COO-IHJT-CHICHjICH、ICh×QOPCOO-IHN-CHICH:IC'H¾*=7-三g-g/百HN-CH,NH1由表1.3可以看出,U(T)与上述若干氨基酸的内聚能密度相近,其中最有意思的是中心碱基T(U)同亲水性相当大的氨基酸(疏水指标:-1.3-3.9)匹配,而这些氨基酸的酸碱性(PI:2.77-9.74)跨度相当大,且具有正或负电荷。由此再次看到T(U)和这些氨基酸的匹配主要逋过内聚能密度的相似性作为主要前提!这又一次提醒生命的基因科学界要高度重视内聚能密度的重大作用。故以三聚磷酸作为链接体,为形成对应的信息结构的蛋白质和核酸做好准备,其中IJ(T)首先将成为三联体密码子的中心碱基。P其中氨基酸有:Ala、Pro.Thr.Ser等氨基酸。此时这些氨基酸与G的内聚能密度相近(见表1.4)。表1.4对应于中心碱基G的若干氨基酸内聚能密度碱基8内聚能密度2(Jcm2mol)。丙氨酸Ala,AO脯踊氨酸“Pro.Pe苏氨酸Thx,Tp丝氨酸Ser>S*3719C736Q711P711.5,690。相对分子量Q892116。13IobKPa6.0W6.48*5.8725.68<3疏水性指数,+1.&*3+1.6-0.7,-0.83出现频率Q7.8Q5.2Q5.926.S氨基酸分子式COOIHN-C-HICHipCOOIHN-C-HICH2ZXHjCCH1pCOOIHN-C-HIH-C-OHICpCOOI-C-HICH、IOH2由表1.4可以看出,G与上述若干氨基酸的内聚能密度相近,故它们以三聚磷酸为中介体,使它们高度相容,再次证实虽然这几种氨基酸之间结构差别很大,但以内聚育汰小为基准!这为进一步形成对应信息结构的蛋白质和核酸作好准备。这样这里的G首先将成为密码子的中心碱基。,1.1.4以胞嗡妮为中心碱基(Y)的聚磷酸酯氨基酸三联核昔酸盐其中氨基酸有丝氨酸、精氨酸、甘氨酸、半胱氨酸、色氨酸。此时,这些氨基酸与C的内聚能密度相近(表1.5),表1.5对应于中心碱基C的若干氨基酸内聚能密度.碱基C,内聚能密度(Jcn?mol)+丝氨酸“Ser.S“精氨酸Arg.R“甘氨酸)Gly.Gp半胱氨酸Cys.3色氨酸+,Trp.WP767P76327637812752766.3相对分子量。105”17心75P12A20WPZ5.68Q10.7625.9S5.OS5.89”疏水性指数-0.8。4.5*-C.4÷,-12.52-0.9P出现频率。6.825.1-7.2-101.4*j氨基酸分子式COOIHN-C-HICHIOHCOOIHN-CHICHICHICHINHIC=NHINH,COOIHN-C-HIH+COOIHM-C-HICHISH÷HN-CHC=CHICH/C=C/hcchQCH-CH.由表1.5可以看出,胞口密呢C与上述若干氨基酸的内聚能密度相近,此时,这些氨基酸除了半胱氨酸之外,都是相当亲水的,但都能通过内聚能密度使两者间具有良好的相容性。总之通过以上方式为核酸链和蛋白高分子链之间信息对应性作了很好的准备。,1.2 I内聚能密度的笫二确:揭示了核昔酸单体聚合反应动力能的本质,我们从前面的讨论中已经知道碱基的内聚能密度决定什么样的氨基酸同哪一种碱基有高度匹配的根本原因。但是这些搭配在蛋白链中出现的频度或通俗地称浓度,是由什么因素来决定的呢?当代基因科学很快就说决定于m-RNA中某种密弱子的丰度或在DNA中相对应的密码子出现的频率,但是进一步问这些密码子出现的频率又由什么因素来决定的呢?到此,当代基因科学已经不能再回答了。其实,还是由组成某种密码子的三个碱基的内聚能密度来决定的I这是为什么呢?这是因为内聚能密度具有双重特性所致。一是反映不同分子之间相容性,当两种分子的内聚能密度相近时,使两种分子很容易靠近;另一特征是一般难以理解的慨念,即它还具有反应动力能的概念。也就是说一个密码子中三个碱基的内聚能密度越大,三个碱基之间聚合反应能力越高,越易形成三碱基密科子,这样同时大大增加这一类密密码子出现的机率,也就是最终使这种密码子在DNA或RNA中出现的频率(丰度)也大大增加。很自然想到DNA双螺旋结构的发明者之一,诺奖得主CnCk否认同义三碱基密码子对应的频度为什么存在显著差别的根本原因,从而他提出的“摆动”假设理论。其对当代生命科学带来的巨大的危害ICnck的不率在于当他看到同义密码子所对应的氨基酸的分布方式很复杂之后,他没有深究其背后决定各种物种的内在原因,而武断地提出了一种随便放任的一种假设:RNA中反密码子的第一碱基对DNA正密码子的第三碱基之间没有严格的对应关系,可以随便“摆动';这样他从根本上来否定正密码子的第三碱基及RNA反密码子笫一碱基决定不同物种差别根本原因。这种摆动假设害苦了整个基因科学的发展,到目前仍然使这一假设占统治地位,这就无法解释人类基因组富含C+G,富含A(G)+T(U),富含C+A密弱子的根本原因。在此作者不能不再次呼吁生命科学界尽快推倒这一假设,便基因科学真正走向一个新的前程。作者为了使广大生命科学界认识这个问题,在这里不能不再用铁的事实否定“摆动”假设。为此现举一个亮氨酸(LeU,L)所对应的DNA同义密码子的三种实例(见表L6)。,表1.6富含CH;,富含A(G)+T(U),富含C+A密码子与亮氨酸(Leu,D莞度J分布之间关系密码子丰度(N)”密码子C丰度(N)*密码子2丰度(N)CCT(U)G-3.88CT(U)G1.382CT(U)Ap6.83CT(U)O1.42CT(U)Tg1.26PCT(U)B4.16PCT(U)T(U)P0.22CT(U)O0.80pCT(U)T(U)P13CT(U)A/0.15CT(U)A/0.57*CT(U)Gp0.40。总趋势。品T(U)A总趋势“品U)CA3总趋势b(U)G请读者注意到这些密码子全部只对应着亮氨酸,但是亮氨酸的频度随着富含C+G的人类DNA,富含T(U)+A或G+A及富含C÷A人类线粒体的DNA的不同,也就是同样密码子所对应的亮氨酸频度大不同,如在富含C+GDNA密码子CT(u)G的亮氨酸频度可达3.88,而在人类线粒体的DNA中同样的密码子CT(U)G的亮氨酸频度只有04。由上可知对同一种氨基酸所对应的密码子丰度差距很大,故绝不可能用它们的反密码子第一碱基的结构对正密码子第三碱基的结构的对应性的“摆动”来所能概括的!在这里应该看到更深层次的机制的存在。这就是为什么作者坚决反对CnCk“摆动”学说的根本原因。作者在前一文中已指出出现上述原因就是因为五种碱基的核昔酸(脱氧)的内聚能密度不同,也就是五种碱基的聚合反应动力能不同所致,如在五种碱基的氢犍和色散内聚能作为主导的反应动力时必然引出赞或澧;而色散内聚能作为主要反应动力时引出茄道,潴荀,就戒邃等反应方向,以至使相应的密码子丰度(N)大为提高,但是其他生命体的DNA又是另一种趋势,正是通过不同趋势的DNA指令,合成出不同的蛋白质,以致造成物种的不同。可见CnCk的摆动学说本质上是否认这种物种差别。这就是作者为什么坚决彻底地反对CnCk摆动假设的最根本的原因!,13I内聚能密度的第三大功能I:由原始的RNA必然过渡为更稳定的高内聚能的DNA遗传基因载体,1.3.1 64种密码子的存在,作者多次讲到含有A,G,C,U(D的核甘酸或脱氧核昔酸单体,在进入生命的遗传基因DNA,RNA之前,继续在上述催化动力源的支持下,使上述四种碱基核苔(脱氧)酸依靠自身的内聚动力能(内聚能密度)大小,形成不同浓度的64种三碱基密码子的三联体,其中64种三联体密码子的形成过程作者曾用中国易经八卦之原理详细讨论过,其中最重要的原因是由于这些碱基具有不同的电荷作用所致,如G(+),C(一一),A(+,-),T(U)(-+),这些电荷是分不开的,所以只能通过下列方式来聚集,共有六十四种方式:V( + + ) ( + ->< + + > -GAG共有六十四种结合方式。1.3.2 形成三种聚合链的过程:在远古原始“生命的化学汤”里有了这些三联体核昔酸(脱氧核昔酸)及二十种氨基酸之后,会发生下列三步过程:“第一步:原始的DNA正密码子和原始的RNA密码子形成“六联体,123123123123原始DNA:C-A-TAG-TC-G-GG-A-TIIIIIlIIIIlIlIl111111IIIIIII11BIIMl11IlaMIIIlOll,Bl原始DNA:G0-U0-A0U0-C0-A0G0-C0-C0C0-U0-A0321321321321此时六位体的各自浓度取决于六联体内聚能密度大小,内聚能越大的六联体浓度越高,将决定原始的DNA,原始的RNA中有关密码子存在的频度。第二步:六联体中的原始RNA密码子中心碱基A。G0C。U)通过内聚能相近原理与相应的氨基酸配合成复合形正八体:第三步:在生命动力源的催化、激活动力作用下,形成三种生物聚合链:”原始DNA:由正三联体聚合成:CAUAGUCGGGAUP原始RNA:由反三联体聚合成:gGUAgUCTgGCCLLCUAd原始蛋白链:由六联体中同反三联体中心碱基相联的氨基酸同时聚合成蛋白链:HisSerAlaAsp/第四步:上述聚合链中原始初期DNA和原始RNA的进一步通过内聚能进行串联反应;在这一过程中,我们观察到下列特别重要的情况:,从内聚能密度来看,与DNA相关的三碱基内聚能总是高于RNA相关的三碱基内聚能:即,=T>e.°强。宓;/gg>%;u>c*'这样就发生了一件可以想像的事情:这里的初级DNA链段完全可以靠自身的高内聚反应动力能力,使短链的DNA加以串联起来,变成很长的DNA,这种长链还可以进一步通过碱基间成对作用,形成两条DNA链,最终促使两条DNA链,形成双螺旋结构,以此成为DNA遗传基因载体。而前面说的初始RNA链段却因内聚反应动力能远不如DNA链段,只能变成后来的m-BNA,t-RNA,r-RNA等功能型结构,不再串联反应,它们各自只能配合DNA指令为合成各种物种的蛋白体而服务!不过谀者可能说这只是定性的说法,没有定量的说明!为此现举若干实例来说明DNA链段中的密码子内聚能大于BNA链段中密码子内聚能的实际情况。比如人类富含C+G的RNA是在只有极性,几乎无水条件下进行聚合,故此时三碱基内聚能主要由氢键和色散能来贡献;而在同样条件下,U和A之间的氢键作用能不如C-G之间的作用,故主要逋过T(U)和A之间色散内聚能来进行另一种竞争聚合,从而形成人类富含T(U)+A的RNA或DNA的密科子群。一1.3.3 三种聚合链形成的实例(1)宦含C+G的版在这种情况下,我们曾详细讨论过富含C+G的DNA中密码子丰度(N)和内聚能密度之间,因具有方向性的氢键起作用,故遵循IgN=工+&*"的原则。同样道理与这DNA密弱子相对应的RNA反密码子丰度,也同样遵循上述规律°例如:艮id对BAA的关系而言,已知(括号中数值为内聚能密度,Jcm3mol):444“4dRN4DNAU(515)><1(573)双环作用C(563)圜)双环作用单环作用:1(494)><£(“)515,572,540,542单环作用:G(520)><C(563)由上可知就对任意的原始应AA而言,其三联体密码子的第三碱基的内聚能总是小于对应的DNA三联体密码子第三碱基的内聚能!一(2)富含T(u)+A,或C+A的情形,以色散内聚能密度占优势的情形:,«1dd4dRNADNAf348酮式_(355单环0385烯醇Ja434双环J*(365)T(S舞酮式馈翱烯醇式)“幺(355)/(或)(385,382,394)罐需I如65)由上可以看出,就BNA里任意的三联体密同子的第三个碱基的内聚能总是小于对应的DNA联体密码子的第三个碱基的内聚能。p由上讨论中可以看出,DNA里所有密弱子的内聚能必然高于原始RNA里的所有密码子的内聚能,这就是为什么DNA比RNA更稳定的原因,也是DNA作为一个生命遗传基因载体的根本原因3二、人类遗传基因载体DNA的特色一2.1人类基因染色体数目由于A,G,T(U)C密码子的排列方式可说无穷多个,不同的生物种都可以有特定的固有的DNA排列方式,人类有富含C+G,T÷A,C+A密码子的分布方式,不过这只是无数种排列方式之中的一种。这种排列方式经过一系列化学演化和完善过程,同蛋白链共同构成人类特有的46个染色体的细胞核。这里46具有至高无上的增殖方式就是前述的:,2021222394202122232+4+8+16+16=46(8+8)(8+8)O这种增殖方式相当接近于自然界最佳黄金分割之比例:“0.3820.44816(3×8+4×8)228如0.618066=12=2446=46=061(2+4)(4+8)(8+16)其他生物体的染色体增殖方式就相当乱了!“媲猩的染色体数为48,殿同44,42,这就是为什么S纯似于人类的动物襁断为人类的根本原因,反过来人类也不可能退化为这些动物类I“按当代分子生物学的排列方式,将23对染色体推列顺序正如倒过来如下:,2l/?(得T2对)一2%7号18号对)一21(21号对)一2,(雌染色体(国8号啾得1信对)一PQ再2遇对)一21(22一21雌舱体.这些染色体都在细胞核里的核仁内,这些染色体的分子量大体上按第1,第2号顺序变小,而性染色体的X相当大,染色体Y就很小按照染色体顺序,它们的长度及相庆的基因数目见表一夕染色体对编号3长度/Mbpc基因数。IP220-'345%2,240“2954,3“200P2427“4*j186,186124=16p5,182-2136。6-172,2257-7÷146,1831-8-146p1560p9113p.1537PIoP1301653,23=8Il132-2185134,186399d1032148731283-'23=8小1380-1198-i1675*142317,78,1545P22=4p侬79826,1958“167522=42061*1986-21=2-2*3344处21=2»22“362835>20=IpX(j2)1465p20=PY-19p210p合计46-总长,2907.(29亿对碱基"总基因数39H42*猩猩的染色体为4&比人类多两个染色体,主要是在24类中人类的第2号染色体分子重嶷大,而在N类中第12号染色体的分子量也最大,而在猩猩染色体中这两种染色体分成为两个两个,这就是说猩猩染色体中没有人类的那种大分子量的染色体,故猩猩永远是猩猩,无法进化为人类这就是人类基因组DNA染色体产生的全过程。从中将可以看到原始的RNA的内聚能密度要比DNA低得多,故人类及其他一切生命体在持续生存的过程中均以DNA作为遗传基因的载体。可见生命的各种化学分子的内聚能密度及生命动力源的含水络合离子群是揭开生命之源的最根本的动力因素。,三、形成人类基因链段的基本方式,当下人类只能通过蛋白质的氨基酸丰度,以反转的方式了解DNA中人类的有效基因链段富含C+G,T+A,C+A密码子,但是当代分子生物学不知道为什么有这种序列?要不知道它们之间的定量规律?"我们知道人类遗传基因载体DNA双链中有30亿个碱基对,但是真正能够录制出蛋白链的基因链段(称外显子),也不过是三万多个,其他很大部分是无法直接录出蛋白链,但是,有的起补助性、保护性、起动性等作用,这一部分称“内含子”链段。由于录制蛋白链的基因链段在生命的整个过程中起最重要的作用,所以和这些蛋白相连的DNA中“外显子”密弱子分布的丰度显得特别重要。从这个意义上,当代科学界很自然地高度重视如何从蛋白质结构中的氨基酸分布,“猜测”相应的DNA基因链段中“外显子”密码子分布的规律。正是在这样的条件下,基因科学界发表了有关这方面一系列数据,其中较早从事这方面工作的Paulnz后来许多科学家都作出了巨大贡献,他们公示了人类基因的富含C+G,T+A(G),C+A密弱子链段与对应氨基酸链段相关的数据,但是遗憾的是基本上只限于实测数据的公示上,而没有能够提出这些基因链段形成的原始规律,为了显示这一规律,我们分别三种情形加以考察。3.1富含C+G的情形-实例1,当蛋氨酸(MetM)的相对丰度定义为1时TAZ(XYZ)情形.原始RNA链段(为UZ)PAUU'AUGAUAUIIdIAUC原始DNA旌般(UAZ)PUAUACUAUJ4UAGQ密码子相对丰度(NXyZ)C?C?,?Q?Pm-RNA链段aUAApUACpUAU-UAG一t-RNA反密码子“AuU2A,U,G3AuA2APee对应氨基酸,Ileu,I*5lieu,I*5Ileu,K1Met,M+,当下蛋白中氨基酸频度(界0.4%2.43,0.12ci吸,-0.345p+0.386“-0.92p有效后DNA密码子2TAAoTAoTArQIAGr后DNA密码子丰度总趋势<CGTA"有效DNA密码子总丰度gNt=0.45+2.43+0.12+1.00=4.00“:以Met作为基准的相对丰度(频率)0一这是富含C+G(或d+d)的情形。从正密码子的丰度来看通L而从反密码子丰度来看,。从中可以看出原始RNA密码子中的、6.A.C(相当于t-RNA中的反密码子的GCUAU1、G、H、Ct)。由于密码子的第一、二碱基相同,故每一个密码子的反应动力能差别主要表现在第三碱基上。此时,我们可以列出原始RNA和DNA密码子第三碱基的内聚能密度值(见表)。,原始RNA+NC*41G-原始DNA+,%p基因DNAadddAUG。2.43p+0.386*(592-520)×0.382+520-547侬农赋dd«1UAC563(100%股式>、TACAUCeLOo一0.00p(563-519)X0.382+519-536»1UAG(592-520)×0.382+520=549(100%豳式双环)TAG-AUUe0.45-0.345÷515(100%fi同式户U.4/1(573-494)X0.618+494=541(IO0%胺式,双环)QTAAeAUA-'0.20-0.92494(100%胺AUY-J5ioo%SffetyTAr“合计。4.08.-P2092Jcm3-mol<2168JIm3-nol2198Jcm3nol作者已证明人类富含C+G的DNA链段里密码子丰度(N)与第三碱基密码子的内聚能色之间有IgN="S",故可得下列图形由上表及图可见,原始的RNA密码子的内聚能小于原始的DNA密码子的内聚能,为DNA的稳定创造了条件。此时,所有的尿喀咤(U)全部按着原有数量改成胸朦口密咤(T),而胸腺哓咤(T)的氢键十色散能力"=545Jcm3mol,故使基因DNA中的密码子的第三碱基的内聚能由2168JZcm3mol再提高到2198Jcm3moL同时由核昔酸改为脱氧核苔酸,使整个的遗传基因教体DNA的内聚能大大提高。这就是为什么DNA代替RNA的根本原因。P作者从PaUl数据中还发现,在人类富含C+GDNA链段中,同义密码子所对应的氨基酸丰度顺序为GCTA或CGAT,现考察亮氨酸(Leu,L)的情形,并从中可以看出,亮氨酸的总频率可达5.65是最高。V实例2:当亮丙酸(Leu)作为主导的CT(XYZ)情形,原始RNA链段(GIE)Pd«14GAAGAGelJJGAUGACUUUUUUUUUU基因DNA链段(CUZ)。CUUCUCCUACUG密码子相对丰度(Ma),?CUUCUCCUACUGm-RNA隧段一CCCCG'A'A'G,A,G,G,A,U,g,a,c,t-RNA反密码子nnftnLeuLeuLeuLeu对应就基酸J0.201420.153.88"当下蛋白中氨基酸频度(加).UUUUCTTCTCCTACTG有效后DNA密码子类型”GCTA有效DNA密码子总趋势,有效DNA密码子总丰度MPNt=0.20+1.42+0.15+3.88-5.65此时在富含C+G的条件下,原始的RNA密码子的第三碱基(按3J5笫一碱基)U和G取100%的酮式构型,C和A也取Io0%的胺式构型,但是在形成DNA的过程中,G-C,更加剧碱性环境,故原始DNA密码子第三碱基的尿口密鸵(U)及乌嘿吟(G)均醇式构型,或酮醇混合构型:“N/RNA三喊基,%pDNA三碱基C%*基因DNA。3.8加+0.588-GAJ563(100%胺)QCUG(双环*584醇式CCTG-1.42+0.152GAGa(592-520)×0.382+520÷=549(100%酮式ACUa5637CTB0%-0.7pGAA/(573-494)×0.382+494=525(100%胺*CUUo(572-512)×0.618+515÷=543CTTF0.15-0.824GAW515(100%酮式”CUAO(573-494)x0.382+494,=542(双)一CTAQ5ga2152Jcm3mol*r,P2235Jcm3mol2236Jcm3mol÷,图3.2昌氨酸作为密码子丰度的条件下富含C+GDNA与RNA关系.由上表和图可以看出,原始的RNA的内聚能普遍地低于DNA的内聚能。再次证实DNA是为什么成为一切生物体遗传基因载体的根本原因。下面再举两种情况(见表)。一实例3:当苯丙酸(Phe)和亮氨酸(Leu)对应于TT(XYZ)情形.原始RNA链段.,AAA-IIlldAAGQAAU。AAC