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第1章 在分子水平研究生命的科学1

1.1 生物化学与分子生物学发展简史1

1.1.1 从可溶性催化剂的发现到酶学的建立和发展1

1.1.2 从酒精发酵的研究到代谢途径的阐明3

1.1.3 从核酸的发现到分子生物学的崛起4

1.1.4 从蛋白质的初步研究到蛋白质组学的建立6

1.2 生物化学与分子生物学主要内容8

1.2.1 生物分子的结构和功能8

1.2.2 生物体的新陈代谢9

1.2.3 遗传信息的传递和表达10

1.3 生物化学与分子生物学与医学的关系11

1.3.1 生物化学与分子生物学同医学相互促进11

1.3.2 生物化学与分子生物学引领未来医学发展方向12

第2章 生命活动的物质基础——蛋白质14

2.1 蛋白质的分类14

2.2 蛋白质的分子组成15

2.2.1 蛋白质的元素组成15

2.2.2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸15

2.3 蛋白质的分子结构19

2.3.1 蛋白质分子中氨基酸的连接方式19

2.3.2 蛋白质的一级结构21

2.3.3 蛋白质的空间结构21

2.3.4 蛋白质结构与功能的关系27

2.4 蛋白质的理化性质33

2.4.1 蛋白质的两性解离和等电点33

2.4.2 蛋白质的胶体性质33

2.4.3 蛋白质的变性34

2.4.4 蛋白质的沉淀34

2.4.5 蛋白质的呈色反应35

2.5 蛋白质组与蛋白质组学35

2.5.1 蛋白质组36

2.5.2 功能蛋白质组36

2.5.3 蛋白质组学研究的科学意义36

第3章 生命延续的物质基础——核酸38

3.1 核酸的化学组成及一级结构38

3.1.1 碱基39

3.1.2 戊糖39

3.1.3 核苷39

3.1.4 核苷酸40

3.1.5 核酸的一级结构42

3.2 DNA的空间结构与功能42

3.2.1 DNA的二级结构——双螺旋结构模型43

3.2.2 DNA的超螺旋结构及其组装45

3.2.3 DNA的功能46

3.3 RNA的结构与功能48

3.3.1 信使RNA的结构与功能49

3.3.2 转运RNA的结构与功能50

3.3.3 核糖体RNA的结构与功能52

3.3.4 其他小分子RNA及RNA组学53

3.4 核酸的理化性质、变性和复性及其应用55

3.4.1 核酸的一般理化性质55

3.4.2 DNA的变性55

3.4.3 DNA的复性与分子杂交56

3.5 核酸的催化性质57

3.5.1 核酶57

3.5.2 脱氧核酶57

第4章 生命活动的催化剂——酶59

4.1 酶的分子结构与功能59

4.1.1 酶的分子组成60

4.1.2 酶的活性中心61

4.1.3 同工酶62

4.2 酶的催化特点63

4.2.1 酶对底物具有极高的催化效率64

4.2.2 酶对底物具有高度的特异性或专一性64

4.2.3 酶具有可调节性65

4.2.4 酶具有不稳定性65

4.3 酶的命名与分类65

4.3.1 酶的命名65

4.3.2 酶的分类65

4.4 酶的催化机制66

4.4.1 酶与底物的诱导契合假说67

4.4.2 邻近效应和定向排列67

4.4.3 表面效应67

4.4.4 多元催化67

4.5 酶的调节68

4.5.1 酶活性的调节69

4.5.2 酶含量的调节71

4.6 酶促反应动力学72

4.6.1 酶促反应初速率72

4.6.2 酶活性72

4.6.3 影响酶促反应速率的各种因素73

4.7 酶与医学81

4.7.1 酶与疾病的发生81

4.7.2 酶与疾病的诊断81

4.7.3 酶与疾病的治疗82

4.7.4 酶在临床检验分析中的应用82

4.7.5 酶在科学研究中的应用82

第5章 生命活动不可缺少的小分子——维生素85

5.1 脂溶性维生素85

5.1.1 维生素A85

5.1.2 维生素D87

5.1.3 维生素E89

5.1.4 维生素K90

5.2 水溶性维生素90

5.2.1 维生素B191

5.2.2 维生素B292

5.2.3 维生素PP93

5.2.4 维生素B694

5.2.5 泛酸95

5.2.6 生物素95

5.2.7 叶酸95

5.2.8 维生素B1296

5.2.9 维生素C97

第6章 生命活动的主要能源——葡萄糖100

6.1 概述100

6.1.1 糖类的生理功用100

6.1.2 糖的消化吸收100

6.1.3 糖代谢概况101

6.2 糖的无氧糖酵解101

6.2.1 糖酵解的反应过程101

6.2.2 糖酵解的生理意义103

6.3 糖的有氧氧化104

6.3.1 糖有氧氧化的反应过程104

6.3.2 三羧酸循环106

6.3.3 糖的有氧氧化与ATP生成109

6.3.4 巴斯德效应110

6.4 戊糖磷酸途径110

6.4.1 戊糖磷酸途径的反应过程110

6.4.2 戊糖磷酸途径的生理意义111

6.5 糖原的合成与分解113

6.5.1 糖原的合成代谢113

6.5.2 糖原的分解代谢114

6.5.3 糖原贮积病115

6.6 糖异生116

6.6.1 糖异生途径116

6.6.2 糖异生的生理意义119

6.6.3 乳酸循环119

6.7 糖代谢的调节120

6.7.1 糖酵解的调节120

6.7.2 有氧氧化的调节121

6.7.3 戊糖磷酸途径的调节122

6.7.4 糖原合成与分解的调节122

6.7.5 糖异生的调节124

6.8 血糖及其调节124

6.8.1 血糖的来源和去路124

6.8.2 血糖水平的调节124

6.8.3 血糖水平异常125

第7章 不溶于水的营养物质——脂类128

7.1 脂类的概述128

7.1.1 脂肪酸的命名128

7.1.2 脂肪酸的分类129

7.1.3 脂类的生理功能129

7.1.4 脂类的消化与吸收130

7.2 三酰甘油代谢132

7.2.1 三酰甘油的分解代谢132

7.2.2 三酰甘油的合成代谢139

7.3 磷脂的代谢147

7.3.1 甘油磷脂的代谢147

7.3.2 鞘磷脂的代谢151

7.4 胆固醇的代谢153

7.4.1 胆固醇的结构、分布和生理功能153

7.4.2 胆固醇的生物合成153

7.4.3 胆固醇的代谢转化157

7.5 血浆脂蛋白的代谢158

7.5.1 血脂158

7.5.2 血浆脂蛋白的分类、组成及结构159

7.5.3 血浆脂蛋白的代谢及功能160

7.5.4 血浆脂蛋白代谢异常164

第8章 细胞能量代谢的货币——ATP167

8.1 线粒体氧化体系与氧化磷酸化168

8.1.1 呼吸链168

8.1.2 氧化磷酸化是ATP生成的主要方式173

8.1.3 影响氧化磷酸化的因素178

8.1.4 ATP是细胞能量的通用货币180

8.1.5 线粒体内膜选择性地转运物质182

8.2 非线粒体氧化体系185

8.2.1 抗氧化酶体系具有清除反应活性氧功能185

8.2.2 细胞微粒体的氧化体系186

第9章 人体重要的含氮营养物质——氨基酸189

9.1 蛋白质的需要量和营养价值189

9.1.1 氮平衡189

9.1.2 蛋白质的生理需要量189

9.1.3 蛋白质的营养价值190

9.2 食物蛋白质的消化、吸收与腐败191

9.2.1 蛋白质的消化191

9.2.2 氨基酸和肽的吸收193

9.2.3 蛋白质的腐败作用193

9.3 氨基酸的一般代谢194

9.3.1 体内蛋白质的降解194

9.3.2 氨基酸的脱氨基作用196

9.3.3 α-酮酸的代谢199

9.4 氨的代谢200

9.4.1 体内氨的来源200

9.4.2 氨的去路200

9.4.3 氨的转运201

9.4.4 尿素的生成202

9.5 个别氨基酸的代谢206

9.5.1 氨基酸的脱羧基作用207

9.5.2 一碳单位的代谢209

9.5.3 含硫氨基酸代谢211

9.5.4 芳香族氨基酸代谢213

9.5.5 支链氨基酸代谢215

第10章 遗传物质合成的基本原料——核苷酸219

10.1 核酸的酶促降解219

10.2 核苷酸的生理功能219

10.3 核苷酸在体内的合成过程220

10.3.1 嘌呤核苷酸的从头合成220

10.3.2 嘧啶核苷酸的从头合成224

10.3.3 嘌呤核苷酸的补救合成226

10.3.4 嘧啶核苷酸的补救合成227

10.3.5 脱氧核糖核苷酸的生成227

10.3.6 核苷酸的抗代谢物229

10.4 核苷酸在体内的分解过程231

10.4.1 嘌呤核苷酸的分解231

10.4.2 嘧啶核苷酸的分解233

第11章 生命的主要特色——代谢网络235

11.1 代谢网络的特点235

11.1.1 代谢网络具有整体性235

11.1.2 代谢网络具有复杂性236

11.1.3 代谢网络具有可调性236

11.1.4 代谢网络具有特异性236

11.1.5 代谢网络具有无尺度性237

11.2 细胞水平的代谢网络237

11.2.1 细胞水平代谢网络与物质互变237

11.2.2 细胞水平代谢网络与能量代谢240

11.2.3 细胞水平代谢网络的调节241

11.3 器官水平的代谢网络244

11.3.1 不同组织器官中物质代谢的特点244

11.3.2 饥饿状态时器官水平的代谢网络245

11.3.3 饱食状态时器官水平的代谢网络247

11.3.4 适度运动时器官水平的代谢网络248

11.3.5 器官水平代谢网络的调节249

11.4 整体水平的代谢网络249

11.4.1 应激状态时整体水平的代谢网络249

11.4.2 肥胖时整体水平的代谢网络250

11.5 代谢组学及相关组学250

11.5.1 代谢组学研究的意义251

11.5.2 代谢组学的研究方法251

11.5.3 代谢组学的应用252

第12章 遗传信息的表达单元——基因254

12.1 基因255

12.1.1 基因概念的发展255

12.1.2 基因的定义255

12.1.3 基因的功能255

12.1.4 基因的结构256

12.2 基因组261

12.2.1 基因组的概念261

12.2.2 原核生物基因组261

12.2.3 真核生物基因组263

12.2.4 病毒基因组265

12.3 线粒体DNA266

12.3.1 线粒体DNA的特征267

12.3.2 线粒体基因的编码特点267

12.3.3 线粒体DNA突变与衰老和疾病267

12.4 人类基因组计划与基因组学268

12.4.1 人类基因组计划268

12.4.2 功能基因组学270

第13章 DNA的生物合成——复制272

13.1 复制的基本规律272

13.1.1 半保留复制272

13.1.2 半不连续复制273

13.1.3 双向复制274

13.1.4 保真性复制275

13.2 参与复制的酶和其他蛋白质276

13.2.1 解旋酶276

13.2.2 单链结合蛋白276

13.2.3 DNA拓扑异构酶277

13.2.4 引物酶277

13.2.5 DNA聚合酶277

13.2.6 DNA连接酶280

13.3 复制的基本过程281

13.3.1 原核生物DNA的复制过程281

13.3.2 真核生物DNA的复制283

13.4 反转录和其他复制方式285

13.4.1 RNA指导的DNA合成——反转录285

13.4.2 其他复制方式287

13.5 DNA损伤（突变）与修复287

13.5.1 突变的意义288

13.5.2 引发突变的因素288

13.5.3 DNA突变的类型289

13.5.4 DNA损伤的修复289

第14章 RNA的生物合成——转录292

14.1 转录的基本特性292

14.1.1 转录的不对称性292

14.1.2 转录的连续性和单向性293

14.2 RNA聚合酶293

14.2.1 原核生物RNA聚合酶293

14.2.2 真核生物RNA聚合酶294

14.3 与转录起始有关的DNA结构295

14.3.1 原核生物启动子295

14.3.2 真核生物启动子296

14.4 转录过程297

14.4.1 原核生物的转录过程297

14.4.2 真核生物的转录过程299

14.5 RNA前体的加工303

14.5.1 原核生物RNA前体的加工303

14.5.2 真核生物RNA前体的加工304

14.6 RNA依赖的RNA复制310

14.6.1 RNA复制酶310

14.6.2 RNA复制的方式310

第15章 蛋白质的生物合成——翻译313

15.1 蛋白质生物合成体系313

15.1.1 mRNA是蛋白质合成的模板313

15.1.2 tRNA是氨基酸的运载体316

15.1.3 rRNA参与组成核糖体316

15.1.4 蛋白质生物合成需要的酶类及各种因子318

15.2 蛋白质的生物合成过程319

15.2.1 氨基酸的活化319

15.2.2 核糖体循环（广义）320

15.3 翻译后加工327

15.3.1 新生多肽链的加工修饰327

15.3.2 新生多肽链中非功能性片段的切除328

15.3.3 多肽链折叠形成高级结构328

15.3.4 空间结构的修饰329

15.4 蛋白质生物合成的干扰和抑制330

15.4.1 抗生素对蛋白质生物合成的抑制330

15.4.2 其他干扰蛋白质生物合成的物质331

15.5 蛋白质在细胞中的分选和定位332

15.5.1 蛋白质定向输送的两种机制333

15.5.2 分泌性蛋白质的靶向输送333

15.5.3 线粒体蛋白的靶向输送335

15.5.4 细胞核蛋白质的靶向输送335

第16章 确保基因的精确表达——调控338

16.1 基因表达调控概述338

16.1.1 基因表达的特异性338

16.1.2 基因表达的方式339

16.1.3 基因表达调控的生物学意义340

16.2 原核生物基因表达调控340

16.2.1 原核生物基因表达调控的特点341

16.2.2 原核生物基因表达转录水平的调控341

16.2.3 原核生物基因表达翻译水平的调控347

16.3 真核生物基因表达的调控349

16.3.1 真核生物基因组结构的复杂性及特点349

16.3.2 真核生物基因表达调控的特点350

16.3.3 真核生物基因表达转录前水平的调控351

16.3.4 真核生物基因表达转录水平的调控352

16.3.5 真核生物基因表达转录后水平的调控356

16.3.6 真核生物基因表达翻译水平的调控357

16.3.7 真核生物基因表达翻译后水平的调控360

第17章 打破DNA的物种界限——基因工程363

17.1 基因的天然重组363

17.1.1 接合作用363

17.1.2 转化作用364

17.1.3 转导作用364

17.1.4 位点特异性重组365

17.1.5 转座重组366

17.1.6 同源重组366

17.2 基因的人工重组367

17.2.1 基因工程技术的建立与完善367

17.2.2 基因工程技术中常用的工具酶368

17.2.3 基因工程技术中常用的载体371

17.2.4 基因工程的实施过程376

17.2.5 基因工程技术在医学上的应用385

第18章 调节人体生理活动的重要环节——信号转导387

18.1 信息物质387

18.1.1 细胞外信息分子387

18.1.2 细胞内信息分子389

18.2 受体389

18.2.1 胞膜受体389

18.2.2 胞内受体393

18.2.3 受体与配体结合的特点394

18.2.4 受体活性的调节395

18.3 信号转导通路395

18.3.1 胞膜受体介导的信号转导通路395

18.3.2 胞内受体介导的信号转导通路402

18.4 细胞信号转导通路的交叉联系404

18.4.1 一种信息分子可使几条信号转导通路活化404

18.4.2 一条信号通路的成员可调节另一条信号通路的活性405

18.4.3 不同信号通路可协同调控同一效应蛋白或基因405

18.5 细胞信号转导与疾病405

18.5.1 信号转导异常与疾病发生405

18.5.2 细胞信号转导与疾病治疗406

第19章 沟通人体代谢的媒介——血液407

19.1 血液概述407

19.2 血浆蛋白408

19.2.1 血浆蛋白的分类408

19.2.2 血浆蛋白的特点410

19.2.3 血浆蛋白的功能410

19.3 血液凝固413

19.3.1 凝血因子与抗凝血成分413

19.3.2 凝血途径415

19.3.3 血凝块的形成和溶解415

19.4 血细胞代谢417

19.4.1 红细胞代谢417

19.4.2 白细胞代谢423

第20章 物质代谢的主要基地——肝426

20.1 肝在物质代谢中的作用426

20.1.1 肝在糖代谢中的作用426

20.1.2 肝在脂类代谢中的作用427

20.1.3 肝在蛋白质代谢中的作用427

20.1.4 肝在维生素代谢中的作用428

20.1.5 肝在激素代谢中的作用428

20.2 肝的生物转化作用428

20.2.1 生物转化的概念428

20.2.2 生物转化反应的主要类型429

20.2.3 影响生物转化作用的因素434

20.3 胆汁酸的代谢435

20.3.1 胆汁435

20.3.2 胆汁酸的种类435

20.3.3 胆汁酸的生成436

20.3.4 胆汁酸的肠肝循环437

20.3.5 胆汁酸的生理功能438

20.4 胆色素代谢与黄疸438

20.4.1 胆红素的生成438

20.4.2 胆红素在血液中的转运439

20.4.3 胆红素在肝中的代谢441

20.4.4 胆红素在肠道中的转变442

20.4.5 胆素原的肠肝循环442

20.4.6 血清胆红素与黄疸443

第21章 二十一世纪的医学诊疗技术——基因诊断与治疗447

21.1 基因诊断447

21.1.1 基因诊断概述447

21.1.2 基因诊断的基本策略450

21.1.3 基因诊断的应用455

21.2 基因治疗460

21.2.1 基因治疗概述460

21.2.2 基因治疗的基本策略及技术流程463

21.2.3 基因治疗的应用469

参考文献474