借助热液沉积物探索氨基酸手性起源的化学基础

手性同一即组成蛋白质的氨基酸都是L型，组成DNA和RNA的戊糖，以及一些重要聚糖的单糖都是D型糖，手性同一是生命体系特有的行为，也是生命起源的几个基本问题之一，至今没有取得突破。.我们认为氨基酸手性同一，可能伴随着基因密码子的起源而形成。在此假设的前提下，我们提出将带有P-N键的核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物作为前生物时期的手性起源模型来探讨手性的选择。为了验证这一手性起源模型，我们已从实验和理论上做了初步研究。结果显示最古老氨基酸的L型异构体优先被选择，随后出现的氨基酸，其手性的选择可能是手性继承的结果，但需要进一步证明。因此，本项目拟通过分析近似生命起源极端环境- - 海底热液沉积物中的有机成份，寻找磷酰化氨基酸以及其它可能成为手性起源模型的活性物质，来验证和修正目前的手性起源模型，并利用核磁、圆二色等仪器，结合理论计算，研究各种氨基酸和四个核苷之间的相互作用来探讨手性起源模型的化学基础。

手性同一即组成蛋白质的氨基酸都是L型，组成DNA和RNA的戊糖，以及一些重要聚糖的单糖都是D型糖，手性同一是生命体系特有的行为，也是生命起源的几个基本问题之一。. 本课题通过理论计算和实验分析对生命起源中的手性同一进行了研究和探索。我们认为氨基酸手性同一，可能伴随着基因密码子的起源而形成。在此假设的前提下，我们提出将带有P-N键的核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物作为前生物时期的手性起源模型来探讨手性的选择。选择核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物作为模型化合物，是因为在远古荒芜之地的水体中，由于钙镁离子的含量很高，大部分可溶性磷酸离子都被沉淀为不溶物。而环三聚磷酸P3m呈六元环，能够发生开环反应，与氨基酸形成带有P-N键的Pi-(N) 氨基酸，然后与核苷形成模型分子核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物。为了验证这一手性起源模型，我们从理论上做了研究和探讨。我们认为先于氨基酸的手性选择和密码子关系的建立，氨基酸和核苷酸单体随机组合形成多种核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物，随后，被矿物质表面吸附呈带状排列，进而形成有序的有机表面层。核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物的带负电基团如磷酸和羟基尽可能与带正电的矿物质表面接触。由于核苷-5'-磷酰化氨基酸化合物中核酸端参照RNA结构有序排列，形成特定的RNA手性环境和立体构型，只有其氨基酸端具有匹配的手性和形状，才能使该化合物形成稳定的聚合体，我们称其为RNA前体(pre-RNA), 也就是说，在聚合过程中氨基酸手性得到选择，同时密码子关系得到建立。从理论上对于氨基酸和核苷酸组合化合物的各种可能构象进行了能量评估。结果显示最古老氨基酸的L型异构体优先被选择，随后出现的氨基酸，其手性的选择可能是手性继承的结果。我们分析近似生命起源极端环境- - 海底热液沉积物样品中的有机成份，通过ICP-MS等多种方法测定分析其中的磷成份，实验结果显示确实有磷的存在。并通过扫描电镜做了形态学分析，结合理论计算，研究各种氨基酸和四个核苷之间的相互作用来探讨手性起源模型的化学基础。. 项目达到合同所列预期成果：发表国内外核心期刊级别以上杂志发表文章3篇，其中SCI文章2篇；提交完整的研究报告及数据；参加国内外会议交流3次，并培养3名研究生。