遗传物质合成的基本原料——核苷酸
【高中生物-学业水平测试】遗传的分子基础
遗传的分子基础
第七章
赢在考情精析 赢在考点训练 章末综合测试
-4-
考点1
考点2
1.实验过程
考点3
考点4
考点5
二、1944年艾弗里的实验
遗传的分子基础
第七章
赢在考情精析 赢在考点训练 章末综合测试
-5-
考点1
考点2
考点3
考点4
考点5
2.实验证明:DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的物质(即DNA 是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质)。
4.1956年烟草花叶病毒感染烟草实验证明:在只存在RNA的病毒 中,RNA是遗传物质。而绝大多数生物的遗传物质是DNA,所以 DNA是主要的遗传物质。
遗传的分子基础
第七章
赢在考情精析 赢在考点训练 章末综合测试
-7-
考点1
考点2
考点3
考点4
考点5
提升能力
典型例题
例1 (2018年6月·广东学业水平测试)下列关于DNA是遗传物质探索 历程的叙述,正确的是 ( ) A.格里菲思的实验证明了DNA是遗传物质 B.肺炎双球菌由R型转化为S型是染色体变异的结果 C.可用含32P的培养液培养T2噬菌体 D.赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质 【解析】格里菲思只推测在S型菌中有一种“转化因子”,并没有确 定“转化因子”是什么物质;肺炎双球菌的转化是基因重组的结果; 噬菌体只能用细菌培养,不能直接用培养液培养;赫尔希和蔡斯用 T2噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质。 【答案】D
【解析】DNA中A占21%,则T=A=21%,C=G=29%。a链上A占15%, 则b链上T占15%。
第七章
考点1遗传ຫໍສະໝຸດ 分子基础赢在考情精析考点2
2024-2025学年高中生物新教材同步必修第一册第2章第5节 核酸是遗传信息的携带者
第5节 核酸是遗传信息的携带者[学习目标] 1.说出核酸的种类及其在细胞中的分布。
2.简述核酸的结构和功能。
3.说明生物大分子以碳链为基本骨架。
一、核酸的种类、分布及其组成1．种类：一类是脱氧核糖核酸，简称DNA ；另一类是核糖核酸，简称RNA 。
2．分布：真核细胞的DNA 主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少量的DNA 。
RNA 主要分布在细胞质中。
3．核酸是由核苷酸连接而成的长链 (1)核酸的基本组成单位——核苷酸 ①组成②种类⎩⎪⎨⎪⎧分类依据：五碳糖的不同类别：脱氧核苷酸和核糖核苷酸a ．脱氧核苷酸：构成DNA 的基本单位。
b ．核糖核苷酸：构成RNA 的基本单位。
(2)DNA 和RNA 的区别 ①分子组成的不同a ．DNA 的五碳糖是脱氧核糖，而RNA 特有的则是核糖。
b ．DNA 特有的碱基是胸腺嘧啶(T)，而RNA 特有的则是尿嘧啶(U)。
②分子结构的不同DNA 是由脱氧核苷酸连接而成的，一般由两条链构成，RNA 则是由核糖核苷酸连接而成的，由一条链构成。
(3)通过DNA 指纹获得遗传信息的根本原因生物的遗传信息储存在DNA 分子中，而且每个个体的DNA 的脱氧核苷酸序列各有特点(特异性)。
(4)核酸的多样性及功能①多样性的原因：核苷酸数目不同和排列顺序多样。
②功能a．核酸是细胞内携带遗传信息的物质。
b．核酸在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
判断正误(1)真核细胞的RNA只分布在细胞质中()(2)真、原核细胞内均有两种核酸()(3)核酸分子中，五碳糖∶磷酸∶含氮碱基＝1∶1∶1()(4)构成DNA的脱氧核苷酸有4种，构成RNA的核糖核苷酸有4种()(5)DNA中遗传信息的多样性主要取决于脱氧核苷酸的种类()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×解析(1)真核细胞的细胞核中也含有RNA。
(5)DNA中遗传信息的多样性主要取决于脱氧核苷酸的数量和排列顺序。
高中生物(浙江专版)必修2同步课件：遗传信息的表达——RNA和蛋白质的合成
7．表达是基因通过转录形成RNA产物或通过转 录翻译形成蛋白质产物的过程。
考试内容 (1)DNA的功能 (2)DNA与RNA的异同 遗传信息 (3)转录、翻译的概念和过程 的表达 (4)遗传密码、中心法则 (5)基因的概念 (6)复制、转录和翻译的异同
1．在正常人体细胞中能否进行 RNA 复制和逆转录？遗传 信息是如何流动的？
提示：不能，RNA 复制和逆转录是 RNA 病毒在寄主细胞 中繁殖活动中的一项遗传活动。
人体细胞内遗传信息流动过程为：
2．在真核细胞中，“染色体－DNA－基因”三者之间在遗 传上是怎样的关系？
提示：在真核细胞的遗传关系上，DNA 分子是遗传物质； 染色体是 DNA 的主要载体；基因是有遗传效应的 DNA 片段。 基因的不同是由于脱氧核苷酸的排列顺序不同导致的；基因控 制性状就是通过控制 RNA 和蛋白质合成来完成的。
五碳糖
特有碱基
DNA RNA
脱氧核糖 _核__糖__
_T_(_胸__腺_嘧 __啶__)_ __U__(尿__嘧__啶__) _
(2)基本单位： 核糖核苷酸 。
结构特点 一般是 _双_链__ 通常是 单__链__
(3)种类和功能：
1．DNA 转录时是把所有 DNA 分子都转录出来吗？ 提示：转录的不是整个 DNA 分子，而是以基因为单位进行的。 2．如图是一小段 DNA 片段，①链是模板链，②是编码链， 请写出其转录生成的 RNA 的碱基序列，并分析 RNA 的碱基 序列与 DNA 两条链碱基序列的关系？
002遗传物质的分子基础1
（2）1951年Pauling和Corey运用化学的定律来推 理，而不做具体的实验，建立了蛋白质的α -螺 旋模型； （3）受到晶体学者J. Donoh & Chargaff的指点。 （4）R.Franklin & Wilkins（維爾金）在1952年底 拍得了DNA结晶X衍射照片。
1953年，Watson 和 Crick 提出DNA的反 向平行双螺旋模型
1885—1900年间， Kossel、 Johnew、 Levene证实核酸由不 同的碱基组成。其最 简单的单体结构是碱 基- 核糖-磷酸构成的 核苷酸。 1929年又确定了核 酸有两种，一种是脱 氧核糖核酸( DNA)， 另一种是核糖核酸 (RNA)。
DNA是遗传物 质的间接证据
不同波长的紫外光
第一节 DNA是主要遗传物质
遗传物质必须具备哪些特点？ 1 ) 在体细胞中含量稳定； 2 ) 在生殖细胞中含量减半； 3 ) 能携带遗传信息； 4 ) 能精确地自我复制； 5 ) 能发生变异；
1869年，F.Miescher （米歇尔）从脓细 胞中提取到一种富 含磷元素的酸性化 合物---核素 （muclein）。
决定作用；非组蛋白与基因的调控有关。 (3)．其它：RNA和一些脂类。
2．结构:
通过电镜观察和研究，提出染色质结构的串珠模型。
染色质的基本结构单元： 核小体（nucliesome）: 由H2A、H2B、H3和H4 4种组蛋白构成。 连接丝: DNA双链 + H1组蛋白。 组蛋白 H1 H2A 53个氨基酸 129个氨基酸
H2B
H3 H4
125个氨基酸
133个氨基酸 102个氨基酸
1个核小体(绕有1.75圈DNA)+连接丝 约200bpDNA。 组蛋白在进化上很保守，亲缘关系很远的生物差异很小。 如H4：牛、豌豆均是102个氨基酸，其中仅2个氨基酸不一样。
遗传的物质基础(用)
2肺炎双球菌的转化实 验.SWF
结论：DNA是转化因子， 能引起R型细菌产生可遗 传的变异，所以DNA是遗 传物质。但注意DNA分子 必须保持相对稳定，才能 具有转化功能。
目前，已有充分 的科学研究资料证明， 绝大多数生物都是以 DNA作为遗传物质的。
例：病毒的遗传物质是（ D） 人的遗传物质是（ A ） RNA（核糖核酸） A、DNA B、RNA C、DNA和 RNA D、DNA或RNA 有些病毒（如烟
连 接
碱基互补配对原则的一般规律： T A 1）一个双链DNA分子中， A=T，C=G，A+G=C+T。 2）在一个双链DNA分子中， A+T 已知链= A+T 互补链 A T C+G C+G A+C互补链=1/m A+C 已知链=m T+G T+G G A+T 双链= A+T C 单链 C+G C+G 3）在不同的DNA分子中，互 G C 补碱基之和的比值不同，代表 了每种生物DNA分子的特异 性。
B、真核细胞基因的结构：
外显子： 能编码蛋白质的序列
编码区：
内含子： 不能编码蛋白质的序列 不能编码蛋白质，有调控遗传信息表达的核 非编码区： 苷酸序列，包括编码区上游的RNA聚合酶 的结合位点。
3、基因的表达调控： A、原核生物基因的表达调控：乳糖操纵子学说 在分子遗传学中， 把一个操纵基因控 制下的一组相邻的 结构基因以及启动 子和调节基因，统 称为操纵子。操纵 子是原核生物的基 因在转录水平上进 行调控的一个功能 单位。
码子，尾端连接特定的氨基酸， 嘧 啶 蛋白质合成中，运输氨基酸。3） C、T 基 核糖体RNA（rRNA），与核 糖体结合，是合在蛋白质的场 脱氧核糖 五 碳 糖 所。 磷 酸 无 机 酸
(龙小波)第4单元 专题1 遗传的分子基础
（1）实验1
RNA 蛋白
质
（2）实验2
A RNA
B
第22页
永州市 ·二轮重点讲练 ·生物
命题点1 遗传物质探索经典实验分析
1.（高考重组题）判断正误： （1）赫尔希与蔡斯以噬菌体和细菌为研究材料，通过同位素示踪技术区分 蛋白质与DNA，证明了DNA是遗传物质（2015·江苏，4C）（ ） （2）肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质。（2012·福建，2D 改编）（ ） （3）噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力 （2012·江苏2B）（ ）
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2.遗传信息传递和表达中的3个易失分点 （1）复制和转录： 并非只发生在细胞核中，叶绿体、线粒体、拟核和质粒等处也 可发生。 （2）转录的产物：除了mRNA外，还有tRNA和rRNA，但携 带遗传信息的只有mRNA。 （3）翻译过程：并非所有密码子都能决定氨基酸，3种终止密 码子不能决定氨基酸。
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明考纲 知要求
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[考纲要求]
1. 人类对遗传物质的探索过程（Ⅱ）。 2. DNA分子结构的主要特点（Ⅱ）。 3. 基因的概念（Ⅱ）。 4. DNA分子的复制（Ⅱ）。 5. 遗传信息的转录和翻译（Ⅱ）。 6. 基因与性状的关系（Ⅱ）。
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（2）噬菌体侵染细菌实验中的相互对照
高 低 低 高
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2.噬菌体侵染细菌实验的误差分析
（1）用32P标记DNA的噬菌体侵染大肠杆菌 （2）用35S标记蛋白质的噬菌体侵染大肠杆菌
高中生物专题练习：遗传的分子基础
一、选择题(每小题5分,共60分)1．(江苏南京、盐城二模)艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”,进行了肺炎双球菌体外转化实验。
下列有关叙述错误的是( A )A．添加S型细菌DNA的培养基中只长S型菌落B．实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌C．实验结论是S型细菌的DNA使R型细菌发生了转化D．实验设计思路是单独观察S型细菌各种组分的作用解析：肺炎双球菌体外转化实验中,添加S型细菌DNA的培养基中的菌落有S型和R型两种,A错误。
2．(广东广州一模)用32P或35S标记T2噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养,保温一定时间后经搅拌、离心得到上清液和沉淀物,并测量放射性。
对此实验的叙述,不正确的是( B )A．实验目的是研究遗传物质是DNA还是蛋白质B．保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏低C．搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高D．实验所获得的子代噬菌体不含35S,而部分可含有32P解析：本实验是将噬菌体的DNA与蛋白质分别进行放射性标记,来研究遗传物质是DNA还是蛋白质,A 正确；保温时间过长,细菌裂解,噬菌体释放出来,使上清液放射性偏高,B错误；35S标记组搅拌不充分,会导致亲代噬菌体外壳吸附在细菌上,随着细菌一起沉淀,沉淀物放射性偏高,C正确；35S标记组,35S标记的亲代噬菌体的外壳,未能侵入细菌内部,子代噬菌体不含35S,32P标记组,32P标记的亲代噬菌体的DNA,会侵入细菌中,子代噬菌体部分含有32P,D正确。
3．(宁夏银川育才中学第四次月考)下列有关RNA的描述中,正确的是( B )A．mRNA上有多少种密码子就有多少种tRNA与之对应B．每种tRNA只转运一种氨基酸C．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息D．rRNA通常只有一条链,它的碱基组成与DNA完全相同解析：终止密码子不编码氨基酸,没有对应的tRNA,A错误；tRNA具有专一性,即一种tRNA只能转运一种氨基酸,B正确；mRNA上的密码子携带了氨基酸序列的遗传信息,C错误；rRNA通常只有一条链,它的碱基组成与DNA不完全相同,组成rRNA的碱基是A、C、G、U,而组成DNA的碱基是A、C、G、T,D错误。
高中生物第二册 第4章 第1节基因指导蛋白质的合成
第1节基因指导蛋白质的合成[学习目标] 1.简述DNA与RNA的主要区别。
2.概述遗传信息的转录与翻译过程。
3.说明密码子、反密码子、遗传信息之间的关系。
4.结合“中心法则的提出及其发展”归纳并理解中心法则。
知识点一遗传信息的转录1．基因的表达：基因可以控制□01蛋白质的合成，这个过程就是基因的表达。
2．RNA可以作为信使的原因(1)RNA是由基本单位——核糖核苷酸连接而成的，核糖核苷酸含有□024种碱基，这些特点使得RNA具备□03准确传递遗传信息的可能。
①组成RNA的五碳糖是□04核糖，组成DNA的五碳糖是□05脱氧核糖。
②RNA特有的碱基是□06U，DNA特有的碱基是□07T。
(2)RNA一般是□08单链，而且比DNA短，因此能够通过□09核孔，从细胞核转移到细胞质中。
3．RNA的种类4．遗传信息的转录(1)概念：RNA是在□13细胞核中，通过□14RNA聚合酶以□15DNA的一条链为模板合成的，这一过程叫作转录。
(2)图示mRNA合成方向是□165′－端到3′－端。
问题探究除了mRNA、tRNA、rRNA，还有没有具备其他功能的RNA?提示：有。
有的RNA具有催化功能(如少数酶的本质是RNA)；有的RNA可作遗传物质(如RNA病毒)。
问题探究转录的场所一定是细胞核吗？提示：不一定，含有DNA的部位(线粒体、叶绿体、拟核、质粒)均可转录。
易错判断1．一个DNA分子上有很多基因，转录是以基因的一条链为模板的。
(√) 2．转录与DNA复制都遵循碱基互补配对原则，且配对方式相同。
(×)3．由于基因选择性表达，一个DNA分子在不同细胞内转录出来的mRNA 不完全相同。
(√)4．三种RNA均由DNA转录而来。
(√)(3)过程(以合成mRNA为例)第1步：DNA双链解开，DNA双链的□17碱基得以暴露。
当细胞开始合成某种蛋白质时，□18RNA聚合酶与编码这个蛋白质的□19一段DNA结合，使得DNA双链解开，双链的碱基得以暴露。
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NADPH + H+ 叶酸 NADP+ NADPH + H+ FH 2 NADP+ FH 4
FH 2 还原酶
-
FH 2 还原酶
-
AP 或 MTX
嘌呤分子中 来自一碳单位的C2及C8均得不到供 应，从而抑制了嘌呤核苷酸的合成。 临床上甲氨蝶呤用于白血病等癌瘤的治疗。 甲氨喋呤抑制 dTMP的合成
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嘌呤核苷酸的相互转变
AMP
NH3
GMP
腺苷酸代 琥珀酸
IMP
XMP
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10.1.1.4 嘌呤核苷酸从头合成的调节
调节方式： 反馈调节
交叉调节
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调节的意义
既满足机体合成核酸需要，又不致
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嘧啶核苷酸的合成过程总结
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10.1.6 核苷酸的抗代谢物
核苷酸的抗代谢物一般是一些嘌呤、嘧啶、氨基
酸或叶酸的类似物。
这些抗代谢物主要以竞争性抑制等方式干扰或阻 断核苷酸的合成代谢，进而阻断核酸以及蛋白质 的生物合成。 核酸物质的合成与细胞分裂有密切的关系，因而
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10.1.3 嘌呤核苷酸的补救合成
参与补救合成的酶
腺嘌呤磷酸核糖转移酶(adenine
phosphoribosyl transferase, APRT)
次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶
(hypoxanthine- guanine phosphoribosyl
transferase, HGPRT)
胸腺嘧啶核苷 + ATP
尿苷激酶
UMP +ADP TMP +ADP
胸苷激酶
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10.1.5
脱氧核糖核苷酸的生成
脱氧核糖核苷酸的生成在二磷酸核苷（NDP）水平进行： 由相应的核糖核苷酸直接还原
dNDP + ATP
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氨甲酰磷酸合成酶Ⅰ和 Ⅱ的区别
CPSⅠ
分布 氮源 变构激活剂 功能 线粒体 (肝) NH3 AGA 尿素合成
CPSⅡ
胞液 (所有细胞) Gln 无 嘧啶合成
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•嘌呤类似物
6-巯基嘌呤
6-巯基鸟嘌呤
8-氮杂鸟嘌呤
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从头合成途径
次黄嘌呤 的类似物
-
PRPP酰胺转移酶
-
6-MP
6-MP核苷酸
-
IMP
HGPRT
AMP 和 GMP
-
补救合成途径
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尿酸是人体嘌呤分解代谢的终产物。正常血浆 中尿酸的含量约为0.12mmol/L～0.36mmol/L。 尿酸的水溶性较差。
痛风症患者血中的尿酸含量升高，当超过
0.48mmol/L时，尿酸盐晶体即可沉积于关节、软组 织、软骨及肾等处，而导致关节炎、尿路结石及肾 疾病，多见于成年男性。
肝、小肠、肾
核苷酸酶
Pi
核苷
核苷磷酸化酶
1-磷酸核糖 嘌呤碱基： 可以参加核苷酸的补救合成。
嘌呤碱
也可以进一步水解，最终分解为尿酸，随尿排出体外
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特点:嘌呤环不被破坏,产物水溶性差
嘌呤碱的最终 代谢产物
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10.1.1.2 次黄嘌呤核苷酸 （IMP）的合成
10.1.1.3 AMP和GMP的合成
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AMP ATP GMP ADP 鸟苷酸激酶 ADP
ADP ATP GDP ADP 鸟苷酸激酶 ATP ADP
ATP
GTP
ATP
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O H2N
NH2 Gln
C CH2 CH2 CH COOH O NH2
N
N
CH2
C O CH2 CH COOH
AS
目 目录 录
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叶酸类似物：抑制有一碳单位参与的反应
四氢叶酸
氨蝶呤
氨甲蝶呤
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叶酸类似物：抑制有一碳单位参与的反应
UDP
dUDP
dUMP
FdUMP 5FU
dTMP
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10.2 核苷酸在体内的分解过程 The Catabolism of Nucleotides
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10.2.1 嘌呤核苷酸的分解
部位：
嘌呤 核苷酸
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食物来源核酸的消化与吸收
食物中的核蛋白
胃酸
核酸 (DNA及RNA)
核苷酸
蛋白质
胰核酸酶 胰、肠核苷酸酶
核苷
碱基
磷酸
核苷磷酸化酶
戊糖
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10.1 核苷酸在体内的合成过程 The Synthesis of Nucleotides
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从头合成途径(de novo synthesis)
利用氨基酸、一碳单位、二氧化碳和磷酸核 糖等简单物质为原料，经过一系列酶促反应 合成核苷酸的途径称为从头合成途径。
补救合成途径(salvage pathway)。
用体内游离的核苷为原料经过比较简单的反 应过程合成核苷酸的过程称为补救途径。
～10 ～
遗传物质合成的基本原料 ——核苷酸
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问题讨论
1、核苷酸的主要来源有哪些？人体是否 有必要补充核酸？
2、哺乳动物会因嘌呤核苷酸代谢而出现 “痛风”吗？
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目 目录 录
核苷酸的生理功用
作为要DNA和RNA合成的基本原料，这 是最主要的功能 做为能量的存储、转移和利用的形式 参与代谢或生理活动的调节 参与构成酶的辅酶或辅基 作为活化中间代谢物的载体
的，而嘧啶核苷酸的从头合成途径正好
相反，要先合成嘧啶环，再与磷酸核糖 进行连接。
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10.1.2.1.尿嘧啶核苷酸的合成
2ATP Gln + HCO3-
2ADP+Pi
H2N C OPO3H2 + Glu O 氨甲酰磷酸
氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ (CPS- Ⅱ)
目 目录 录
dTMP 可继续由激酶作用而逐步生成 dTDP和dTTP。
ATP ADP dTDP dTDP ATP ADP dTTP dTDP
dTMP
一磷酸胸苷激酶
二磷酸胸苷激酶
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嘌呤核苷酸的合成过程总结
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目 目录 录
核苷类似物
NH2 N O CH2OH O H H OH H OH H H OH OH N O CH2OH O H H H N N NH2
ara-c
cytosine
阿糖胞苷
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胞嘧啶核苷
目 目录 录
嘌呤核苷酸抗代谢物的作用部位
腺苷激酶
ATP ADP
补救合成的生理意义
补救合成节省从头合成时的能量和一
些氨等只
能进行补救合成。
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目 目录 录
10.1.4
嘧啶核苷酸的补救合成
嘧啶 + PRPP
嘧啶磷酸核糖转移酶
磷酸嘧啶核苷 + PPi
尿嘧啶核苷 + ATP
目 目录 录
10.1.2.2 胞嘧啶核苷酸的生成
ATP UMP
ADP UDP
ATP
ADP UTP
一磷酸尿苷激酶
二磷酸核苷激酶
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目 目录 录
10.1.2.3 嘧啶核苷酸从头合成的调节
( － ) 嘌呤核苷酸 PRPP 5-磷酸核糖 ( － ) 嘧啶核苷酸
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=
5-氨基异咪唑4-甲酰胺核苷酸 （AICAR）
=
PPi
PRPP
腺嘌呤（A）
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=
=
6-MP 6-MP
PPi = GMP
PRPP 鸟嘌呤(G)
6-MP
目 目录 录
嘧啶核苷酸抗代谢物的作用部位
氮杂丝氨酸 UMP UTP CTP CDP 阿糖胞苷 dCDP
氨甲蝶呤