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1 绪论1

1.1 生物化学的研究范围1

1.1.1　生物体的化学组成1

1.1.2　生物体的物质代谢、能量转换和代谢调节1

1.1.3　生物体的信息代谢2

1.2 生物化学的发展简史2

1.3 生物化学与其他学科的关系4

1.4 生物化学的应用和发展前景5

2　核酸的结构与功能7

2.1　核酸的种类和化学组成7

2.1.1　核酸的种类和分布7

2.1.2　核酸的化学组成9

2.1.3　核酸的生物学功能13

2.2　核酸的结构15

2.2.1　核酸的一级结构15

2.2.2 DNA的二级结构18

2.2.3 DNA的高级结构23

2.2.4 RNA的结构24

2.3　核酸的理化性质及其应用29

2.3.1　核酸的一般性质29

2.3.2　核酸的紫外吸收性质29

2.3.3　核酸的变性与复性30

2.3.4　分子杂交31

3　蛋白质化学32

3.1　氨基酸33

3.1.1　蛋白质氨基酸的结构及分类33

3.1.2　氨基酸的理化性质35

3.2 肽38

3.2.1 肽和肽链的结构及命名39

3.2.2　重要的天然寡肽39

3.3　蛋白质的分子结构40

3.3.1　蛋白质的一级结构40

3.3.2　蛋白质的构象和维持构象的作用力42

3.3.3　蛋白质的二级结构44

3.3.4　蛋白质的三级结构49

3.3.5　蛋白质的四级结构51

3.4 蛋白质结构与功能的关系52

3.4.1　一级结构与功能的关系52

3.4.2　空间结构与功能的关系54

3.5　蛋白质的重要性质58

3.5.1　蛋白质的两性解离及等电点58

3.5.2　蛋白质的胶体性质59

3.5.3　蛋白质的相对分子质量60

3.5.4　蛋白质的沉淀反应62

3.5.5　蛋白质的变性与复性63

3.5.6　蛋白质的紫外吸收与显色反应64

3.6　蛋白质的分类64

3.6.1　简单蛋白质65

3.6.2　结合蛋白质65

3.7 蛋白质的分离提纯及应用67

3.7.1　蛋白质分离纯化的一般原则67

3.7.2　蛋白质的应用67

4　酶69

4.1　酶的概念69

4.1.1　酶是生物催化剂69

4.1.2　酶的化学本质70

4.1.3　酶的专一性72

4.2　酶的分类和命名73

4.2.1　酶的分类74

4.2.2　酶的编号74

4.2.3　酶的命名75

4.3　酶的作用机制75

4.3.1　酶的催化作用与活化能75

4.3.2 中间产物学说76

4.3.3　酶的活性部位和必需基团77

4.3.4　诱导契合学说78

4.3.5　影响酶催化效率的因素79

4.3.6　酶催化机制的举例80

4.3.7　酶原激活86

4.4 酶促反应动力学87

4.4.1　酶促反应速度的测量87

4.4.2　酶浓度对酶作用的影响88

4.4.3　底物浓度对酶作用的影响和米氏方程88

4.4.4 pH对酶作用的影响91

4.4.5　温度对酶作用的影响91

4.4.6　激活剂对酶作用的影响92

4.4.7　抑制剂对酶作用的影响93

4.5 酶活性的调节97

4.5.1　别构酶98

4.5.2 同工酶99

4.5.3　共价修饰调节酶101

4.6 酶的活力测定及分离提纯101

4.6.1　酶活力的测定101

4.6.2　酶的分离提纯102

4.7　酶工程简介103

4.7.1 酶的应用103

4.7.2　酶工程的概念及研究内容103

4.8 维生素与辅酶104

4.8.1　维生素B1和脱羧辅酶105

4.8.2　维生素B2和黄素辅酶105

4.8.3　泛酸和辅酶A106

4.8.4　维生素PP和辅酶Ⅰ，辅酶Ⅱ106

4.8.5　维生素B6和磷酸吡哆醛108

4.8.6　生物素108

4.8.7　叶酸和四氢叶酸109

4.8.8　维生素B12109

4.8.9　维生素C（抗坏血酸）110

4.8.10　硫辛酸111

4.8.11　维生素A111

4.8.12　维生素D112

4.8.13　维生素E112

4.8.14　维生素K112

5　脂类与生物膜115

5.1 生物体内的脂类115

5.1.1　单纯脂：脂肪酸、三酰甘油（脂肪）和蜡116

5.1.2　复合脂：磷脂、鞘磷脂、鞘糖脂118

5.1.3　非皂化脂：类固醇和萜类121

5.2 生物膜的结构与功能123

5.2.1　生物膜的化学组成123

5.2.2　生物膜的结构——“流动镶嵌”模型126

5.2.3　生物膜的功能127

6　新陈代谢概论134

6.1　新陈代谢的一般概念134

6.2　新陈代谢类型135

6.2.1　分解代谢与合成代谢135

6.2.2　代谢反应类型136

6.2.3　能量代谢136

6.2.4　新陈代谢的调节137

6.3　新陈代谢的研究方法137

7　糖类分解代谢139

7.1　糖代谢总论139

7.2 生物体内的糖类140

7.2.1　单糖140

7.2.2　寡糖143

7.2.3　多糖145

7.3　双糖和多糖的酶促降解147

7.3.1　蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解147

7.3.2　淀粉（糖原）的酶促降解148

7.3.3　细胞壁多糖的酶促降解150

7.4　糖酵解151

7.4.1　糖酵解的概念151

7.4.2　糖酵解的化学历程151

7.4.3　糖酵解的化学计量与生物学意义155

7.4.4　糖酵解的其他底物155

7.4.5　丙酮酸的去路155

7.4.6　糖酵解的调控157

7.5 三羧酸循环158

7.5.1　丙酮酸氧化为乙酰CoA158

7.5.2　三羧酸循环159

7.5.3　三羧酸循环的调控165

7.5.4　三羧酸循环的生物学意义165

7.6　磷酸戊糖途径166

7.6.1　磷酸戊糖途径的生化历程166

7.6.2　磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义168

7.6.3　磷酸戊糖途径的调控170

7.7　糖醛酸途径170

8　生物氧化与氧化磷酸化171

8.1 生物氧化概述172

8.1.1　生物氧化的概念172

8.1.2　生物化学反应的自由能变化173

8.1.3　高能磷酸化合物177

8.2 电子传递链（呼吸链）179

8.2.1　线粒体179

8.2.2　电子传递链180

8.2.3　电子传递抑制剂184

8.3　氧化磷酸化185

8.3.1 氧化磷酸化的概念及类型185

8.3.2　氧化磷酸化与电子传递的偶联186

8.3.3　氧化磷酸化的机制187

8.3.4　氧化磷酸化的解偶联和抑制190

8.3.5　线粒体穿梭系统190

8.3.6　能荷191

8.4　其他末端氧化酶系统192

8.4.1　多酚氧化酶系统192

8.4.2　抗坏血酸氧化酶系统193

8.4.3　黄素蛋白氧化酶系统193

8.4.4　超氧物歧化酶和过氧化氢酶193

8.4.5　植物抗氰氧化酶系统194

9　糖的生物合成195

9.1 光合作用196

9.1.1　光合作用概述196

9.1.2　光能的吸收、转变和同化力（NADPH+H+和ATP）产生196

9.1.3　光合的碳素途径（卡尔文循环）199

9.1.4 C4途径201

9.2　糖异生作用203

9.2.1　糖异生途径204

9.2.2　糖酵解和糖异生的互补调节204

9.3　蔗糖和多糖的生物合成205

9.3.1　糖核苷酸的作用205

9.3.2　蔗糖的生物合成205

9.3.3　淀粉（糖原）的合成206

9.3.4　纤维素的生物合成208

9.3.5　半纤维素的生物合成208

9.3.6　果胶的生物合成208

9.4　植物糖代谢的调节209

9.4.1　植物光合细胞丙糖、蔗糖、淀粉的相互转化209

9.4.2　光合作用形成的能量和还原力的外运209

9.4.3　植物光合细胞中糖酵解及蔗糖和淀粉合成的调节210

10　脂类代谢212

10.1　脂肪的分解代谢212

10.1.1　脂肪的消化和吸收213

10.1.2　甘油代谢213

10.1.3　脂肪酸的氧化213

10.1.4　酮体代谢219

10.1.5　乙醛酸循环222

10.2　脂肪的合成代谢224

10.2.1　甘油的生物合成224

10.2.2　脂肪酸的生物合成225

10.2.3　三酰甘油的生物合成232

10.2.4　脂肪代谢的调节232

10.3　类脂的代谢233

10.3.1　磷脂的降解与生物合成233

10.3.2　糖脂的降解与生物合成237

10.3.3　胆固醇的生物合成与转化238

11 蛋白质的酶促降解和氨基酸的分解与转化243

11.1　蛋白质的酶促降解243

11.1.1　蛋白水解酶244

11.1.2　食物中蛋白质的消化吸收245

11.1.3　细胞内蛋白质降解245

11.2　氨基酸的分解与转化247

11.2.1　脱氨基作用247

11.2.2　脱羧基作用251

11.2.3　氨基酸降解产物的去向252

11.3 由氨基酸衍生的其他化合物255

11.3.1　多胺256

11.3.2　生氰糖苷257

11.3.3　生物碱257

11.3.4　由氨基酸衍生的植物激素和动物激素259

11.3.5　由氨基酸衍生的辅酶260

11.3.6　卟啉类色素的生成260

11.3.7　木质素的生物合成261

11.3.8　儿茶酚类和黑色素261

12　氨的同化及氨基酸生物合成262

12.1 氮循环262

12.2 生物固氮的生物化学263

12.2.1　生物固氮的概念263

12.2.2　固氮生物的类型264

12.2.3　固氮酶复合物264

12.2.4　生物固氮所需的条件265

12.2.5　固氮过程的氢代谢265

12.3　硝酸还原作用266

12.3.1　硝酸还原酶266

12.3.2　亚硝酸还原酶267

12.4　氨的同化268

12.4.1　谷氨酸合成268

12.4.2　氨甲酰磷酸的合成269

12.5　氨基酸的生物合成270

12.5.1　氨基酸的合成与转氨基作用270

12.5.2　各族氨基酸的合成271

12.5.3　一碳基团代谢278

12.5.4　硫酸盐的还原280

13　核酸的酶促降解及核苷酸代谢283

13.1　核酸的酶促降解283

13.1.1　核酸酶284

13.1.2　核糖核酸酶（RNase）284

13.1.3　脱氧核糖核酸酶（DNase）285

13.1.4　限制性内切酶285

13.2　核苷酸的分解代谢286

13.2.1　核苷酸的水解286

13.2.2　嘌呤的降解287

13.2.3　嘧啶的降解288

13.3　核苷酸的合成代谢289

13.3.1 核糖核苷酸的生物合成290

13.3.2　脱氧核苷酸的合成代谢297

14　核酸的生物合成300

14.1 DNA的生物合成301

14.1.1　DNA的复制301

14.1.2　反转录作用312

14.1.3　DNA的损伤、修复与突变312

14.2 RNA的生物合成316

14.2.1 转录316

14.2.2　RNA的复制324

14.3　核酸合成的抑制剂324

14.3.1　核苷酸合成抑制剂324

14.3.2　与DNA模板结合的抑制剂325

14.3.3　作用于聚合酶的抑制剂325

14.4　基因工程简介325

14.4.1　基因工程的概念325

14.4.2　基因工程的操作技术326

14.4.3　基因工程的应用与前景329

15　蛋白质的生物合成331

15.1　蛋白质合成体系332

15.1.1 mRNA与遗传密码332

15.1.2 tRNA335

15.1.3　核糖体335

15.1.4　翻译辅助因子338

15.2　蛋白质的合成339

15.2.1　氨基酸的活化339

15.2.2　肽链合成的起始340

15.2.3　肽链的延伸341

15.2.4　肽链合成的终止与释放342

15.2.5　真核细胞蛋白质生物合成343

15.2.6　蛋白质的翻译后加工343

15.2.7　抑制翻译的抗菌素344

15.3　蛋白质定位345

15.3.1　分泌蛋白345

15.3.2　线粒体与叶绿体蛋白346

16　细胞代谢网络和基因表达调控348

16.1　代谢途径的相互联系348

16.1.1　代谢网络348

16.1.2　代谢途径间的相互关系349

16.2　代谢调节351

16.2.1　代谢调节的四级水平351

16.2.2　细胞区域化调节352

16.2.3　酶水平调节352

16.2.4　激素对代谢的调节359

16.2.5　神经系统对代谢的调节362

16.3　细胞信号转导362

16.3.1　细胞信号物质362

16.3.2　细胞信号受体363

16.3.3　信号转导机制及分子途径365

16.4　基因表达调控368

16.4.1　原核和真核生物基因组368

16.4.2　原核生物的基因表达调控369

16.4.3　真核生物的基因表达调控375

附录 本书涉及的部分诺贝尔奖获得者及其主要贡献379