核苷酸与核酸

这是一篇关于核苷酸与核酸的思维导图，米歇尔通过使用酸溶解的方法得到了细胞核，并通过进一步的处理得到了含磷量很高的物质，即他称之为的“核素”。这一发现为后来的研究奠定了重要的基础。详细介绍了米歇尔如何从酵母中提取出“核素”，并因其易于从动物组织中取得，而被称为“胸腺核素”。他还通过水解“核素”，发现了腺嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶等成分，并初步探索了这些物质在生命活动中的作用。

核苷酸与核酸

• 核酸的前世今生
  • 1868年瑞士青年米歇尔（Friedrich Miescherf） 满是脓液的绷带，得到人白血球细胞 酸溶解得到细胞核 酸碱处理得到一种含磷量很高的物质，耐受蛋白 位于细胞核中的酸性物质称为“核素”
  • 米歇尔的德国导师霍佩.塞勒从酵母菌中提取出了“核素”称为“酵母核素”
  • 米歇尔发现的“核素”由于很容易从动物的胸腺中取得，所以称为“胸腺核素”
  • 1879年霍佩.塞勒的另一个学生克塞尔接手
    • 水解“核素”，发现了腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶
    • 发现水解物中还含有碳水化合物，但他错误地认为是6碳糖
    • 克塞尔获得了1910年诺贝尔医学生理学奖，在颁奖典礼上发表《细胞核化学组成》的演讲
    • 他认为决定染色体功能的物质是蛋白质
  • 1898年德国病理学家理查德.阿特曼首次制备了不含蛋白质的核酸
    • 提出用“核酸”代替“核素”
  • 阿斯科里发现了尿嘧啶
  • 核酸（DNA/RNA）
    • 核苷酸
      • 磷酸
      • 核苷
        • 戊糖
        • 碱基
• 核苷酸
  • 碱基
    • 分类
      • 嘧啶
        • 胞嘧啶（DNA,RNA）
        • 尿嘧啶（RNA）
        • 胸腺嘧啶（DNA）
      • 嘌呤
        • 腺嘌呤（DNA，RNA）
        • 鸟嘌呤（DNA，RNA）
    • 性质
      • 碱基几乎不溶于于水，这与其芳香族的杂环结构有关
      • 互变异构
      • 强烈的紫外吸收，其最大吸收值在260nm
  • 核糖和脱氧核糖
    • D-核糖存在于RNA
    • 2-脱氧-D-核糖存在于DNA
    • 差别：-2‘-OHvs2’-H
    • 这种差别影响到二级结构和稳定性
  • 核苷
    • 核苷是由戊糖和碱基通过通过β-N糖苷键形成的糖苷。核苷中的戊糖有D-核糖和2-脱氧-D-核糖两种，它们都以呋喃型环状结构存在
    • 前者形成核糖核苷，后者形成脱氧核苷
    • 在核苷中，碱基在糖苷键上的旋转受到空间位阻的限制。结果核苷和核苷酸能以顺式和反式两种构想存在
    • 由于嘧啶环O2和戊糖环C5'之间的空间位阻，嘧啶核苷通常为反式构象
    • 嘌呤核苷可采取两种构象。自由的嘌呤核苷（特别是鸟苷）更容易形成顺式构象，但是，DNA和RNA螺旋中的嘌呤核苷主要为反式构象。
  • 核苷酸
    • 核苷酸是核苷的戊糖羟基的磷酸酯
    • 核糖核苷的磷酸酯为核糖核苷酸，脱氧核苷的磷酸酯为脱氧核苷酸
    • 理论上，核苷的5'-OH、3'-OH和2'-OH均可以被磷酸化而分别形成核苷-5'-磷酸、核苷-3'-磷酸和核苷-2'-磷酸。但是，自然界的核苷酸多为核苷酸-5’-磷酸
    • 核苷酸的生物学功能
      • 核酸合成的前体：NTP-RNA，dNTP-DNA
      • 能量货币，通常是ATP
      • 信号转导，例如cAMP和cGMP作为某些激素的第二信使鸟苷酸能够调节G蛋白的活性
      • 活化的中间物，如UDPGlc和CDP-乙醇胺分别参与糖原和磷脂酰乙醇胺的合成
      • 作为酶的别构效应物参与代谢调节，如ATP为磷酸果糖激酶-1的负别构效应物，AMP作为糖原磷酸化酶的正别构效应物
• 核酸的结构与功能
  • 核酸的分类
    • DNA：一种类型，一种功能
    • RNA：多种类型，多种功能
    • DNA和RNA的结构异同、不同类型的RNA功能分布
  • 核酸的一级结构
    • 定义：核苷酸或碱基的排列顺序 写法：从左到右，5'端到3'端 意义：DNA一级结构贮存各种遗传信息
  • 核酸的高级结构
    • DNA的高级结构
      • DNA的二级结构
        • B型双螺旋
        • ABZ双螺旋和三螺旋
      • DNA的三级结构
        • 超螺旋
    • RNA的高级结构
      • 二级结构
      • 三级结构
        • tRNA的三级结构
        • mRNA一般没有三级结构
        • rRNA的三级结构
• 核酸的性质及研究方法
  • 核酸的理化性质
    • 紫外吸收
    • 酸碱解离（Pl：DNA4~4.5：RNA2~2.5）
    • 沉淀（无水乙醇）
    • 变性、复性和杂交
      • 增色效应和减色效应
  • 核酸一级结构的测定
    • DNA一级结构的测定
      • Sanger发明的末端终止法或双脱氧法
        • 末端终止法（双脱氧法）
          • 原理：ddNTP参入可导致DNA复制的末端终止
      • Maxam和Gilbert发明的化学断裂法
      • 焦磷酸测序与深度测序
    • RNA一级结构的测定
      • 先使用逆转录酶将待测RNA逆转录成cDNA，然后再使用末端终止法等进行测定
      • 用化学或/和酶学方法对放射性同位素标记的RNA进行部分消化后，再进行聚丙烯酰胺电泳分析
      • 质谱法