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kcnnotake on the world someday 6/28/2008 SONG OF PCR
一个广告，from bio-rad 现代生物学从分子生物学和细胞生物学开始，基本脱离了原来博物学和化学的范围而自成一体。当人们真正意识到DNA的重要性以后，分子生物学就成为了现代生物学的基础，而PCR则成为了这个基础的基础。 PCR有着所有最重要的东西相同的特点，就是它虽然时时刻刻在你身边但你从来没有意识到，比如空气。从得到一个基因到测序，从构建载体到拼接元件，从检测突变到检测含量，都离不开PCR。或者可以这样说，all starts with PCR. PCR其实是一系列技术的综合体，包括反应体系与仪器。自从应用了耐热菌的DNA聚合酶Taq和真正完全自动化的“热循环”仪器之后，PCR就彻底摆脱了原来很可笑的人工步骤，真正走向了实用。试想，几个小时里，不停的机械的把试管在三个不同温度的水浴锅里移来移去，还要隔几个循环就加一次十分昂贵的酶，是个人都会疯掉的。 从那以后，PCR技术就没有发生过本质的改变。最多是用些高保真的酶，用些手段改善特异性，添加染料或探针做定量，或者在引物上做各种小手脚。仪器也是这样，从半导体加热元件到空气加热，添加荧光检测系统等等，现在已经发展到了做一个30个循环的反应可以在几分钟之内完成。单是准备PCR反应体系的时间就要比跑一个PCR的时间长的多了，就好比是你费了几个小时的时间去构思菜谱，购买原料，忍受烟熏火燎的制作出来的大菜，结果一口就吞下去了。 应该说PCR其他的技术层次都已经很完善了，唯一的瓶颈是DNA聚合酶的持续合成能力（processivity）。In molecular biology, processivity is a measure of the average number of nucleotides added by a DNA polymerase enzyme per association/disassociation with the template.---from wiki 所有的DNA聚合酶都没有“de novo”合成的能力，就是说，不能只提供一条单链DNA，酶就能随机结合其上而合成出互补链。必须要在这条单链上有一小段已经形成双链的DNA，酶才能结合在这段双链的一端，“补上”其余的双链。而这个酶能“补上”多长的片段，是酶的特性，所有的酶聚合能力都不会超过几个kb。这应该是进化遗留的产物，原来生物的基因组也就几个kb，这样的酶就够了，而基因组发生了几次扩增之后，并不是进化出一种全新的酶来替代，而是出现了很多辅助手段，包括用特殊的蛋白打开复杂的染色体结构，将双链解放成单链；用特异的酶合成小段的引物；用复杂的蛋白组合成DNA合成机器，使其能同时合成解开的两条单链；尤其是可以在染色体上同时打开很多起点同时复制的能力，使得基因组扩大了几百万倍的同时，DNA复制时间仅扩大了几百倍。 如果有一种“de novo”的DNA酶，我们就能在试管里（in vitro）同时扩增极大的片段，甚至整个染色体。这样的话，分子生物学上对独立基因的操作就能扩展到染色体水平，改变分子生物学研究的面貌。甚至可以尝试完全用DNA，蛋白，脂类成分“合成”一个活的细胞！ 现在的DNA测序依然是原来sanger的方法，PCR然后跑胶，只不过用荧光检测代替了放射自显影，用高效色谱代替了跑胶。大片段的测序依然是个难题，这个短板就卡在了DNA酶上。所以大规模测序还是用了最笨的“鸟枪法”。虽然现在ROCHE的大规模测序技术已经可以在8小时内得到一亿个碱基的数据，但基本原理还是“鸟枪法”，只是在测序前已经把所有的小片段分离开，节省了挑克隆的时间，而且能同时检测所有小片段的序列。这是一次革命，如果全基因组测序的费用能降到个人能承受的程度，将对社会各个方面产生巨大的冲击，所以，同学们，赶紧去买roche的股票吧，那将是下一个microsoft和google。 当然，所有使用“鸟枪法”的测序手段都不可避免极大的重复工作量这个固有缺陷。在得到一定的精确度之后，如果要想再提高一个9，就要扩大几倍先前的工作，而成本和次数成正比，最终的费用将会变得不可接受。所以，真正的革命将来自于全新的方法，真正的速度与效率兼顾的方法，而不是对于现有体系的修修补补。不过那会是什么呢？ 我们可以把DNA设为一根线，在一个木板上固定两根针，把线穿过这两个针眼，拉直，我们就得到了一个模型。针眼的部分应该是上文提到的解开DNA双链的蛋白聚合物，该聚合物已知是一个六聚体，中间的空恰好可以容纳单链DNA，并且以ATP为动力“拉动”DNA前进。如果我们将一个DNA酶与这两个聚合物固定为一个框架，一旦给予ATP和其他合适的条件，这个框架就会像一个老式的计算机一样按顺序“读”出DNA这条“打孔纸带”上的信息。关键问题有很多，首先这个DNA酶必须具有“super processivity”，其次，还需要找到一个合适的“read out”，得到这条新合成的链的序列信息，单条链产生的信号需要极大的放大才能被现有体系检测，如何保证信噪比与不失真？还有这套系统的组装非常麻烦，而且组装的精确度要求非常高。唉，算了，我放弃，就算做个头脑游戏好了。 跑的远了些，回到最初的PCR上来。 有一本Mullis自己写的书，名字就叫PCR，本身是一本技术资料，但是在附录里写了自己发明PCR的过程，其过程就和Kekulé发现苯环结构一样，属于出门就被馅饼砸了的那种。不过后来Mullis似乎混的并不好，PCR的专利属于他当时在的公司，后来这个公司破产了（还是因为啥被告了），PCR的专利就在几个公司间争来争去，好像现在在roche手里。 最后把PCR song的歌词贴上，娱乐娱乐。 The PCR Song There was a time when to amplify DNA, 以前扩增DNA只能靠扩增细胞来获得，痛苦着呢 Then along came a guy named Dr. Kary Mullis, 后来，神一般的人物出现了，在天空闪现出金字，“不要细胞也TMD能成口牙” Just mix your template with a buffer and some primers, 只要把模板，引物，dNTP，酶和buff倒进女巫的大锅搅和搅和 Denaturing, annealing, and extending. 口中默念“变性，退火，延伸”的六字箴言，以文武火反复煎煮 PCR, when you need to detect mutations. PCR的大锅中浮现出变异的种子 PCR, when you need to recombine. PCR的大锅中浮现出嫁接的苗子 PCR, when you need to find out who the daddy is. PCR的大锅中浮现出你爸的样子 PCR, when you need to solve a crime. PCR的大锅中浮现出罪犯的名字 5/3/2008 值得纪念的一天及其他刚把MSN上的personal message改为“砍掉重练ing”不到2周的时间，实验就有了一点突破，还是在最不可能的方向上。好吧，希望接下来一切都顺利（虽然我知道这是不可能的）。
那天又想了想southpark的那个短片，觉得有个最好的方式来形容我们做的免疫方面的工作，就是用科学的方法证明金钱是治疗一切疾病最有效的万能灵药。 4/26/2008 另一些杂事想想还是不要和上一篇放在一起，单独成章好了。
1.推荐看看南方公园第12季第一集，给对我现在做什么不是很了解的人。
2.从5月到10月有大量化学试剂禁止私自运输，想买可以，要报公安局，用专用运输工具，当然是要收钱的。消息没有正规途径确认，但从试剂公司听到的应该是可信的吧。试剂目录我也没有去亲自确认，仅是听同室负责订试剂的人说，包括乙醇和碳酸钠......算了，想想比做化学的人受的影响还要小一些。
当然，我就不提在北京一周只刮两次风一次三天一次四天的天气下我们门口那条平均十米就一条与行车方向垂直大坑的奥运中心区干道，也不提由于地球所公寓已经开了“搬迁动员会”而惶惶不可终日的北郊公寓的同学们。
3.上天啊，把我河蟹了吧。愿那87只鼠（C57&BALB/c们，还有之前数十只没有计数的可爱的小鼠们，我甚至没有记下他们的名字）上老鼠的天堂吧，特别是其中的62只，阿门。请您不要计较我无神论者的身份，给他们充足的SPF级鼠粮，LPS-free的饮水，合格的垫料与棉花，自由的100级洁净标准的空间吧；让无菌的母鼠自然分娩，让裸鼠长出胸腺，让各种自发疾病都消失无踪吧，阿门。 也谈火炬传递以后改为每月更新好了，我也觉得时间长了点。
这次火炬传递的颇为热闹，很好，能看到很多事情。有各种有意思的插曲，有兴趣的大可自己搜一下以下一些和这次传递有关的关键词：蓝衣护卫；金晶；王千源；家乐福；tibet & T-back；尼泊尔；“西藏流亡政府”发言人；藏青会组织的“奥运会”（好吧，我真的忘记名字了）；大清的龙旗等等。
在巴黎的火炬传递使残疾人运动员金晶迅速成为“民族英雄”一样的人物，也完成了历史上最迅速的从“民族英雄”到“汉奸”的转变，其中要感谢藏独分子，法国政府，记者同志，家乐福，广大网民，当然我认为比较重要的一点是她长得符合中国人对美女的审美。啊，还有WOW和nga，附加了一点小小的欢乐。
好了，不瞎搞了。
其实在到目前为止，最好的一组照片是萨苏blog中的，没有之一
每个人都应该记住：青天白日满地红也曾经是中国的国旗！
6/9/2007 相思有毒"红豆生南国，春来发几枝；愿君多采撷，此物最有毒。" 首先，请原谅我篡改了王维的诗作；其次，本文真的只是科普文章而已。 关于相思豆的传说轶事，如果有女性读者的话，可能比我知道的要多的多，我也仅从网上摘下一段，有删节，来源百度百科“相思豆”与“海红豆”词条。 “海红豆（Adenanthera pavonia）......相思红豆，学名叫做孔雀豆， 又名海红豆......树高三四十米,吸取天地之灵气精结而成。相思豆质坚如铁、色艳如血、形似跳动的心脏，红而发亮，不蛀不腐，色泽晶莹而永不褪色。如果你仔细观察会发现，它的红色是由边缘向内部逐步加深的，最里面又有一个心形曲线围住特别艳红的部分，真是一豆双心，心心相印。...... 所以相思豆自古以来都诠释为爱情的种子,同时又深表爱情友情亲情的真谛。......定情时，送一串许过愿的相思豆，会求得爱情顺利；婚嫁时,新娘会在手腕或颈上佩带鲜红的相思豆所串成的手环或项链,以象征男女双方心连心白头到老；结婚后，在夫妻枕下各放六颗许过愿的相思豆，可保夫妻同心，百年好合。相传，古时有位男子出征，其妻朝夕倚于高山上的大树下祈望；因思念边塞的爱人，哭于树下。泪水流干后，流出来的是粒粒鲜红的血滴。血滴化为红豆，红豆生根发芽，长成大树，结满了一树红豆，人们称之为相思豆。日复一日，春去秋来。大树的果实，伴着姑娘心中的思念，慢慢的变成了地球上最美的红色心型种子——相思豆。......真正的相思红豆，粒形特大，直径8--9毫米，一市斤1700粒。......” 这些红色的部分正好说明了为什么相思豆被扯（请原谅我的用词）到爱情上。但很不幸，它象一些爱情一样有毒。 "相思豆毒素(abrin)是从豆科藤本植物相思豆(Abrus precatorius)的种子中提取的一种剧毒性高分子蛋白毒素，其含量约占种子的2.8%-3%。相思豆毒素存在4种同族毒素......而abrin-b、-c则有极强的细胞毒性。......成年人摄入的致死剂量为5.0-7.0ug/kg。其毒性强度是蓖麻毒素的70多倍，已被列为潜在的重要毒素战剂和生物恐怖病原之一。 纯化后的相思豆毒素......不耐热，如60度30min部分失活，80度30min则大部分失活..." 以上摘自生物技术通讯2004年的一篇review，“相思豆毒素研究与应用”。 本着科学的原则，我们还不能确定上面两个说的是同一个东西。有文章说：“红豆种类很多，根据颜色和形状的不同，大致可分为三类：第一类颜色橘红，直径约一厘米，形状椭圆，俗称云南红豆；第二类颜色鲜红，有光泽，形状类似心形，其中部还有一颗心形，俗称“心中有心”，学名“海红豆”，俗称：相思豆、红豆；第三类颜色鲜红，形状如绿豆，三分之二红，三分之一黑，上下有小白点，学名鸡母猪，俗称红豆、相思豆。” 当然，他们的拉丁名还不同。 我找到了中科院昆明植物所主办的中国高等植物信息门户网站。搜索Abrus precatorius给出条目“相思子”，搜索Adenanthera pavonia给出条目“海红豆”，可是两个都指向同一说明，中文拉丁名“疏花穿心莲（原变种）”，英文拉丁名Andrographis laxiflora (Bl.) var. laxiflora。有没有学植物的出来解释一下，究竟是谁的错？ USDA（Untied States Departmant of Agriculture）的网站对此的描述倒是比较清楚。 Abrus precatorius L. 通俗名rosarypea（念珠豆？），分类 Family：Fabaceae – Pea family Genus：Abrus Adans. – abrus Species：Abrus precatorius L. – rosarypea Adenanthera pavonina L. 通俗名red beadtree（红豆树），分类 Family：Fabaceae – Pea family Genus：Adenanthera L. – beadtree Species：Adenanthera pavonina L. – red beadtree 这样我们基本可以下结论了：两者确实属于不同种属的两种植物。Abrus precatorius 有毒。而对于Adenanthera pavonina ，从网上的一些资料看，同样有毒。暂时不知是不是同一类有毒物。 在上面一段关于分三类的描述中，第二类显然是Adenanthera pavonina L.（百度百科中的描述也应该是这个），第三类则是Abrus precatorius。但是，两者的俗称是一样的，而且我看到的也多是明确有剧毒，部分黑色的Abrus precatorius 。 我们来计算一下，从图片上的标尺看，Abrus precatorius 直径约5mm，Adenanthera pavonina L直径约8-9mm。根据“一市斤1700粒”、“含量约占种子的2.8%-3%”、“致死剂量为5.0-7.0ug/kg”，在密度相似（似乎不相似...）的情况下，Abrus precatorius 大约一市斤9900粒。那么每粒种子大约含相思豆毒素1.5mg，而一个70kg的成年人的致死剂量大约只有0.35-0.49mg，足以毒死至少3个成年人。这只是新鲜种子，考虑到加工、放置过程和毒素的失活数据“80度30min则大部分失活”，每粒毒死一个成年人也是合理的数值。 实际情况可见一些报道：“20岁的珂珂吃下一粒相思豆,以解自己对男友的相思之苦”；“昨天,郑州市一张姓妇女在逗孩子玩时,拿了两颗红豆尝尝,想知道什么味道,结果中毒住院抢救,至今仍在观察中。” 当然，其实可以想一下，为什么这个种子“久放而不腐”？有毒无疑是很合理的解释。据上面的文献报道，其毒性主要来源于A链使核糖体rRNA脱嘌呤而阻止细胞蛋白质合成，B链有凝集素活性，帮助A链进入细胞，而单独的A、B链均无毒性。至于佩戴会不会引起中毒还不好说，不戴为好，如果坚持要戴，可能干烤一下比较好一点吧。 好了，到这里大家应该都比较清楚了吧。至于其中的含义.....呵呵，不妨让别人讲一讲，比如zz
最后讲点有意思的东西。 百度百科“相思豆”一条，居然将其与“红小豆”并列.... 一个英文网页中提到，美洲的印第安人用这种种子来称量金子，确实是个不错的办法。不腐烂，大小均匀一致，单颗重量轻，都是优点。 ------------------------------------------------------------- 这篇总算不是作业了吧 有下划线的地方有链接，感兴趣的可以自己去看 鞠躬下台
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