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第一章 导论1

第一节 生命、细胞和生物分子1

一、生物分子1

（一）生物分子是含碳的化合物1

（二）生物分子是分级的1

二、细胞是生命的基本单位2

三、生物分子的特性反映它们对生命状态的适应3

（一）生物大分子和它们的构件具有方向性3

（二）某些生物大分子是信息分子4

（三）生物大分子具有特征性结构4

（四）非共价作用力维持生物大分子的结构4

（五）结构互补性影响着生物分子的相互作用和生命状态4

（六）生命的活动限制在一个窄小的环境范围内4

第二节 水是生命的介质5

一、水分子的结构5

二、水参与了许多生物化学过程6

三、水的溶剂特性6

四、疏水相互作用6

五、中极两性化合物7

六、水的离子化和pH7

七、酸碱化学8

（一）酸是质子的供体9

（二）酸的强度可用它的解离常数来表示9

（三）溶液的pH由酸和碱的相对浓度决定9

八、缓冲系统10

第三节 生物化学与其他学科的关系11

一、生物化学与化学、物理学和数学的关系11

二、生物化学与生物学其他学科的关系12

第二章 氨基酸与蛋白质的一级结构13

第一节 氨基酸13

一、氨基酸的种类和结构13

（一）氨基酸的结构共性13

（二）氨基酸侧链的性质与分类14

（三）氨基酸名称的缩写符号16

二、“非标准”氨基酸17

三、氨基酸的旋光性和构型17

四、氨基酸的酸碱性质19

（一）氨基酸的两性电离性质19

（二）氨基酸的酸碱滴定曲线21

（三）滴定曲线可以预示氨基酸的电荷变化22

第二节 氨基酸分离和分析24

一、氨基酸的电泳分离25

二、离子交换层析是分离氨基酸的有效方法26

第三节 肽28

一、肽、肽键和肽链28

二、肽的性质30

三、生物活性肽30

第四节 蛋白质的分离与鉴定32

一、蛋白质的溶解性质与盐析分离32

二、离子交换柱层析34

三、疏水（相互作用）层析35

四、凝胶过滤层析35

五、蛋白质的配体专一性与亲和层析分离36

六、蛋白质电泳37

（一）非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳38

（二）SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳38

（三）双向电泳39

（四）毛细管电泳40

（五）电泳后的蛋白质检测40

第五节 蛋白质一级结构的测定41

一、蛋白质结构概述41

二、蛋白质一级结构测定42

（一）末端分析43

（二）二硫键的拆开44

（三）氨基酸组成分析45

（四）肽链的部分水解45

（五）肽碎片的氨基酸顺序分析47

（六）片段重叠重构完整肽链的氨基酸顺序48

（七）测定蛋白质基因的顺序可推测蛋白质的一级结构49

（八）数据库可提供不同蛋白质顺序的信息49

三、蛋白质与生物进化49

（一）蛋白质氨基酸的顺序与生物进化50

（二）基因复制和蛋白质家族50

四、完全不同的蛋白质也可能来自同一个祖先53

五、蛋白质一级结构的个体差异54

第三章 蛋白质的结构与功能55

第一节 研究蛋白质空间结构的方法55

一、X射线晶体衍射法是研究蛋白质空间结构的主要方法55

二、核磁共振光谱法研究液态蛋白质的构象57

第二节 蛋白质的二级结构57

一、肽基的结构57

二、多肽链主链的构象可以用它们的扭角来描述57

三、多肽允许的构象可以用拉式图预测59

四、α－螺旋是有规律的主链构象60

五、β－结构62

六、非重复结构63

（一）β－转角64

（二）环形构象64

（三）无序结构64

第三节 纤维状蛋白质——细胞和组织的结构物质65

一、α－角蛋白——螺旋的螺旋65

二、丝心蛋白66

三、胶原蛋白67

第四节 球状蛋白质和三级结构70

一、三级结构的某些特征70

（一）球状蛋白质通常含有α－螺旋和β－折叠两种结构要素70

（二）侧链基团的定位随它们的极性而变化71

（三）球状蛋白质具有紧密堆砌的核心71

（四）超二级结构71

（五）域结构72

二、蛋白质空间结构稳定的因素73

（一）静电相互作用73

（二）氢键75

（三）疏水作用75

（四）二硫键77

三、蛋白质的变性与复性78

（一）蛋白质的变性导致空间构象的破坏78

（二）蛋白质的复性实验79

四、蛋白质折叠途径80

（一）多肽链的折叠是一个有序的过程80

（二）分子伴侣81

五、蛋白质结构预测82

第五节 寡聚体蛋白质和四级结构83

一、四级结构研究的内容83

二、寡聚体蛋白质亚基的对称性83

（一）环状对称84

（二）二面体对称84

（三）其他类型的旋转对称85

三、亚基组成的测定85

（一）杂交法提供四级结构的信息85

（二）交联法85

四、寡聚体蛋白质存在的意义85

（一）提高蛋白质的稳定性85

（二）遗传上的经济性和有效性86

（三）亚基汇聚形成酶的活性部位86

（四）协同性86

第六节 蛋白质空间结构与功能的关系86

一、血红蛋白与肌红蛋白的生理作用86

二、肌红蛋白和血红蛋白的结构87

（一）肌红蛋白的结构87

（二）血红蛋白的结构88

三、血红蛋白与肌红蛋白的氧合曲线89

（一）氧合曲线的比较89

（二）氧合曲线的不同反映出生理环境的差异92

四、协同效应的机制92

（一）氧合和脱氧血红蛋白有不同的四级结构92

（二）协同效应的机制93

五、H+和CO2能促进血红蛋白与氧的解离95

（一）波尔效应促进氧的转运95

（二）波尔效应产生的原因96

（三）CO2影响血红蛋白对氧亲和力的机制97

六、二磷酸甘油酸对血红蛋白与O2结合的影响97

第四章 酶100

第一节 酶的基本性质100

一、酶是生物催化剂100

二、酶加快细胞内的化学反应速率100

三、酶不能改变化学反应的平衡101

四、酶的催化反应具有专一性101

五、酶的组成101

（一）酶是蛋白质101

（二）酶的组成102

（三）酶的活性部位103

六、某些RNA具有催化活性103

七、催化抗体——抗体酶104

第二节 酶的命名与分类105

一、酶的命名105

二、酶的分类106

第三节 酶反应动力学107

一、化学反应动力学108

（一）化学反应级数与速率方程108

（二）活化能与速率常数的关系109

二、酶促反应动力学109

（一）米－曼氏方程110

（二）米氏常数的涵义111

（三）Vmax、Km和反应级数的关系112

（四）酶单位113

（五）转换数113

（六）kcat/Km114

（七）Km和Vmax可从直线方程图求解114

（八）pH对酶活性的影响117

（九）温度对酶活性的影响118

三、多底物酶促动力学118

（一）顺次反应118

（二）乒乓反应119

第四节 酶的抑制作用122

一、可逆抑制剂同酶的结合都是非共价的122

（一）竞争性抑制剂只同自由酶结合122

（二）反竞争性抑制剂只能同ES结合123

（三）非竞争性抑制剂既能同酶结合又能同ES结合123

二、可逆抑制剂在实验室和临床上的应用125

三、不可逆抑制剂与酶共价结合127

第五节 酶的作用机制128

一、酶的底物专一性129

（一）酶的底物立体专一性129

（二）酶的几何专一性130

二、专一性是分子识别的结果131

（一）“锁－钥”模型131

（二）“诱导契合”模型131

三、酶和底物间的相互作用力是催化作用的关键132

（一）底物与酶的邻近极大地有利于酶促反应132

（二）酶－底物复合物的形成伴随着熵减和去稳定132

四、酶能使转换态稳定134

五、酸－碱催化135

六、共价催化135

七、金属离子催化138

八、溶菌酶的作用机制139

（一）溶菌酶的结构及与底物的结合140

（二）溶菌酶的催化机制141

九、丝氨酸蛋白酶的结构特点与作用机制142

（一）丝氨酸蛋白酶的结构特点142

（二）丝氨酸蛋白酶的作用机制144

（三）丝氨酸蛋白酶进化上的关系144

十、天冬氨酸蛋白酶类的结构特点与作用机制145

（一）天冬氨酸蛋白酶类的结构特点145

（二）天冬氨酸蛋白酶的作用机制146

（三）AIDS病毒HIV蛋白酶是一种天冬氨酸蛋白酶146

第六节 酶活性的调节148

一、酶原的激活148

二、同工酶149

三、多酶复合物和多功能酶150

（一）多酶复合物150

（二）多功能酶150

四、别构酶151

（一）别构酶的结构特点151

（二）别构效应151

（三）调节 物151

（四）别构酶的动力学特征152

（五）别构酶亚基之间的通讯联系153

五、共价修饰154

第五章 核酸157

第一节 核苷酸与核酸的共价结构157

一、核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成157

（一）含氮碱157

（二）核苷159

二、DNA和RNA 中的核苷酸159

（一）核酸中的核苷酸类别159

（二）细胞内游离的核苷酸及核苷酸衍生物161

三、紫外吸收特性162

四、核苷酸的解离性质164

五、磷酸二酯键与多聚核苷酸链165

第二节 DNA的结构168

一、DNA分子的碱基组成特征168

二、DNA的二级结构168

（一）Watson-Crick双螺旋结构168

（二）维持DNA双螺旋结构稳定的作用力169

（三）DNA二级结构的其他形式171

（四）DNA结构的多样性171

三、DNA的柔性171

（一）DNA的构象柔性是受到限制的172

（二）糖－磷酸骨架存在结构张力173

四、DNA的超螺旋结构173

（一）DNA超螺旋173

（二）DNA拓扑学性质175

五、DNA结构与功能的关系176

（一）DNA是遗传物质176

（二）基因是DNA分子上的一段序列176

（三）DNA双螺旋结构提供了遗传信息传递的基础177

（四）基因指导蛋白质合成177

第三节 DNA的序列分析178

一、DNA限制性内切酶178

（一）DNA的限制与修饰178

（二）限制性内切酶和限制性图谱178

二、DNA片段的核苷酸顺序测定181

（一）链终止法181

（二）测序的自动化为大规模DNA测序提供了技术保障181

三、DNA分子组织结构的某些特点183

（一）基因重叠183

（二）基因中的插入序列184

（三）重复序列（repetitive sequences）185

（四）回文结构185

第四节 RNA的结构特征186

一、信使RNA的结构特征186

（一）非翻译区和Shine-Dalgarno序列187

（二）5′端甲基化“帽”结构187

（三）3′端多聚腺苷酸结构187

二、转移RNA的结构188

（一）tRNA的二级结构188

（二）tRNA的三级结构189

三、核糖体RNA190

四、核内小分子RNA193

第五节 核酸的性质193

一、核酸的溶解性质193

二、核酸的紫外吸收特性193

三、核酸的沉降特性和浮力密度194

四、DNA的变性与复性195

（一）DNA的变性195

（二）DNA的复性197

（三）DNA印迹200

第六节 核酸的水解201

一、核酸的酸水解和碱水解201

（一）酸水解201

（二）碱水解201

二、核酸的酶水解201

（一）核酸酶的专一性202

（二）核糖核酸酶203

（三）脱氧核糖核酸酶205

（四）蛇毒磷酸二酯酶和脾磷酸二酯酶205

第六章 糖类206

第一节 单糖206

一、单糖的直链结构及构型206

（一）单糖的直链结构206

（二）单糖的D－及L－构型207

二、单糖的环状结构209

（一）单糖的α和β型209

（二）单糖的Haworth式结构209

三、单糖的构象211

四、单糖的性质211

（一）物理性质211

（二）化学性质212

五、单糖的衍生物217

第二节 寡糖218

一、双糖218

（一）蔗糖（sucrose）218

（二）麦芽糖（maltose）219

（三）乳糖（lactose）219

二、三糖219

第三节 多糖220

一、同多糖220

（一）淀粉220

（二）糖原222

（三）纤维素222

（四）其他同多糖224

二、杂多糖224

（一）透明质酸224

（二）硫酸软骨素224

（三）硫酸皮肤素225

（四）肝素和硫酸肝素225

（五）硫酸角质素225

三、细菌多糖225

（一）肽聚糖225

（二）磷壁酸226

（三）脂多糖227

四、细胞表面多糖227

第四节 糖蛋白和蛋白聚糖229

一、糖蛋白229

（一）O－连接糖蛋白229

（二）N－连接糖蛋白230

（三）糖蛋白的生物学功能230

二、蛋白聚糖230

第七章 脂质和生物膜233

第一节 三酰甘油233

一、脂肪酸233

二、三酰甘油的结构和类型236

三、三酰甘油的理化性质236

（一）物理性质236

（二）化学性质236

第二节 甘油磷脂237

一、甘油磷脂的结构和种类238

（一）甘油磷脂的结构238

（二）重要的甘油磷脂238

二、甘油磷脂的理化性质241

（一）物理性质241

（二）化学性质241

第三节 鞘脂类241

一、鞘磷脂241

二、鞘糖脂242

（一）中性鞘糖脂242

（二）酸性鞘糖脂243

第四节 胆固醇243

一、胆固醇的结构和性质244

（一）胆固醇的结构244

（二）胆固醇的性质244

二、胆固醇在体内的转化244

（一）转化为胆汁酸244

（二）转化为类固醇激素245

（三）转化为7－脱氢胆固醇245

第五节 生物膜246

一、生物膜的化学组成247

（一）脂质248

（二）膜蛋白248

二、脂质双分子层是动态的结构248

（一）脂质双分子层的流动性具温度依赖性248

（二）胆固醇对膜流动性的调节249

第八章 生物能学250

第一节 生物能学和热力学250

一、生物能的转换服从热力学定律250

二、细胞需要自由能251

三、化学反应中自由能的变化252

（一）化学反应中标准自由能的变化与平衡常数252

（二）标准自由能的变化可以预示化学反应的方向253

（三）实际自由能的变化取决于反应物和产物的浓度253

（四）化学反应中标准自由能的变化是可以相加的254

第二节 生物氧化还原反应中的自由能变化256

一、氧化还原反应与氧化还原电势256

（一）氧化还原反应256

（二）标准氧化还原电势256

（三）非标准氧化还原电势258

二、氧化还原电势与自由能变化的关系259

三、生物氧化反应的电子载体260

（一）NAD+是生物氧化反应中的主要电子载体260

（二）FMN和FAD也是重要的电子载体261

第三节 ATP在生物能学中的作用262

一、生物体内的高能磷酸化合物262

二、ATP水解时标准自由能变化263

三、ATP是细胞放能反应和吸能反应的主要化学偶联物265

四、ATP具有较高的磷酸基转移势265

第九章 代谢总论267

第一节 生物圈构筑了生物间的依存关系267

一、代谢的多样性267

二、氧在代谢中的作用267

三、生物圈中能量的流动与碳和氧的循环是密切相关的267

四、氮循环268

第二节 分解代谢和合成代谢269

一、分解代谢269

二、合成代谢269

三、合成代谢和分解代谢不是相互排他的270

第三节 代谢途径的控制271

一、代谢反应速率的热力学考虑271

二、代谢流量的控制272

第四节 研究代谢的方法273

一、追踪代谢物的去向273

二、扰乱系统274

第十章 糖酵解和磷酸戊糖途径275

第一节 糖酵解275

一、糖酵解的反应顺序276

（一）葡萄糖（六碳糖）转变成磷酸丙糖（三碳糖）276

（二）甘油醛－3－磷酸转变成丙酮酸279

二、糖酵解反应化学计量284

三、丙酮酸在无氧条件下的代谢去向286

（一）乳酸的生成287

（二）酒精发酵287

四、2,3－二磷酸甘油酸的代谢290

第二节 糖酵解的调节291

一、磷酸果糖激酶处在糖酵解的最关键控制部位291

二、己糖激酶的活性调节293

三、丙酮酸激酶的活性调节293

第三节 其他己糖进入糖酵解反应的途径294

一、果糖有两种不同的途径进入糖酵解反应294

二、半乳糖进入糖酵解途径294

三、甘露糖进入糖酵解途径296

第四节 磷酸戊糖途径296

一、磷酸戊糖途径的基本过程296

（一）葡萄糖－6－磷酸的氧化和NADPH及5－磷酸核酮糖的生成296

（二）戊糖磷酸酯的相互转变296

（三）碳－碳键裂解与形成296

（四）磷酸戊糖途径的化学计量299

二、磷酸戊糖途径运转的程度及调节299

三、葡萄糖－6－磷酸的利用取决于细胞对NADPH、5－磷酸核糖和ATP的需要300

第十一章 柠檬酸循环302

第一节 丙酮酸氧化302

一、丙酮酸脱氢酶复合物302

二、丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应303

（一）丙酮酸脱氢酶304

（二）二氢硫辛酰转乙酰基酶304

（三）二氢硫辛酰脱氢酶305

三、辅酶A是重要的酰基载体306

第二节 柠檬酸循环307

一、柠檬酸循环的发现307

二、柠檬酸循环的反应历程309

（一）柠檬酸的生成309

（二）异柠檬酸的形成309

（三）异柠檬酸的氧化脱羧310

（四）α－酮戊二酸的氧化脱羧反应311

（五）琥珀酰CoA转变成琥珀酸312

（六）琥珀酸氧化形成延胡索酸312

（七）延胡索酸的水合反应313

（八）草酰乙酸的生成314

三、柠檬酸循环总观314

四、柠檬酸循环的生物学意义315

（一）提供能量315

（二）柠檬酸循环也是其他有机物完全氧化的一条主要途径316

（三）柠檬酸循环的双向功能317

五、柠檬酸循环中间物的回补317

（一）丙酮酸羧化成草酰乙酸318

（二）磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸318

（三）苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸318

六、乙醛酸途径319

第三节 柠檬酸循环的调节320

一、丙酮酸脱氢酶复合物活性的调节320

（一）别构调节321

（二）共价修饰调节321

二、柠檬酸循环的活性控制322

第十二章 电子传递与氧化磷酸化324

第一节 线粒体的结构与功能324

一、线粒体的形态和结构324

二、线粒体的跨膜转运系统326

（一）细胞溶质（胞液）还原力的跨膜转运326

（二）ADP-ATP转运蛋白328

第二节 电子传递链329

一、电子传递链及其组成329

（一）烟酰胺腺嘌呤核苷酸（NAD+和NADP+）329

（二）黄素蛋白329

（三）铁硫蛋白330

（四）辅酶Q330

（五）细胞色素331

二、电子传递链的组织结构及电子传递顺序333

（一）复合物Ⅰ（NADH CoQ氧化还原酶）333

（二）复合物Ⅱ（琥珀酸－CoQ氧化还原酶）335

（三）复合物Ⅲ（CoQ－细胞色素c氧化还原酶）336

（四）复合物Ⅳ（细胞色素c氧化酶）338

三、电子传递抑制剂338

第三节 氧化磷酸化340

一、化学渗透学说340

二、ATP合酶341

三、P/O比344

四、氧化磷酸化解偶联344

五、氧化磷酸化的控制346

第四节 有氧代谢的生理相关问题347

一、细胞色素P450347

二、活性氧347

三、抗氧化剂作用机制348

第十三章 糖原代谢和糖异生作用350

第一节 糖原的降解351

一、糖原磷酸化酶催化糖原的降解352

二、糖原磷酸化酶的结构和作用机制352

三、糖原脱支酶353

四、磷酸葡萄糖变位酶353

第二节 糖原的合成356

一、UDP－葡萄糖是糖基转移的活泼形式356

二、糖原合酶催化糖原合成358

三、糖原分支的产生359

第三节 糖原代谢的调节359

一、糖原磷酸化酶和糖原合酶的别构调节359

二、糖原磷酸化酶和糖原合酶的共价修饰调节360

三、糖原磷酸化酶和糖原合酶的酶促级联调节360

（一）依赖于cAMP的蛋白激酶系统361

（二）磷蛋白磷酸酶－1系统364

（三）糖原合酶的共价修饰365

四、激素对糖原代谢的影响366

（一）胰高血糖素367

（二）肾上腺素367

（三）胰岛素367

第四节 葡萄糖的异生作用369

一、葡萄糖异生作用的前体369

二、动物的肝脏和肾是糖异生作用的主要场所369

三、葡萄糖异生作用的途径369

（一）丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸369

（二）葡萄糖异生作用的代谢物跨膜转运372

（三）葡萄糖异生作用需要果糖－1,6－二磷酸酶和葡萄糖－6－磷酸酶373

四、糖异生作用的能量消耗373

五、Cori循环374

第五节 糖异生作用的调节375

一、乙酰CoA是糖异生作用的重要促进剂375

二、AMP和柠檬酸是糖异生作用的重要效应物375

三、果糖－2,6－二磷酸对糖异生作用的调节375

四、葡萄糖－6－磷酸酶的控制377

五、底物循环提供了代谢控制的机制377

第十四章 光合作用378

第一节 叶绿体是光合作用的部位378

一、叶绿体的结构和功能379

二、光合色素380

三、捕光复合物381

第二节 光反应383

一、两光系统（PSⅠ和PSⅡ）383

二、光合磷酸化389

第三节 暗反应——碳固定通路392

一、卡尔文循环392

二、卡尔文循环的调节395

三、光呼吸397

第十五章 脂质代谢400

第一节 脂质的消化、吸收与转运400

一、脂质的消化400

二、脂质的吸收401

三、脂质的转运401

四、脂肪的动员403

第二节 脂肪酸氧化405

一、脂肪酸β－氧化学说405

二、脂肪酸的活化405

三、脂肪酸的跨膜转运406

四、脂肪酸的β－氧化406

五、不饱和脂肪酸的氧化408

六、奇数碳原子脂肪酸的氧化409

七、脂肪酸的α－氧化411

八、脂肪酸的ω－氧化413

九、过氧化物酶体中的β－氧化413

第三节 酮体的代谢413

一、酮体的生成413

二、酮体的氧化414

三、酮体生成的生理和病理意义415

第四节 脂肪酸的生物合成415

一、软脂酸的合成415

（一）乙酰辅酶A的跨膜转运415

（二）乙酰辅酶A的羧化416

（三）NADPH的来源417

（四）脂肪酸合酶418

（五）软脂酸的合成过程419

二、软脂酸碳链的延长422

（一）线粒体脂肪酸碳链延长酶系422

（二）内质网脂肪酸碳链延长酶系422

三、不饱和脂肪酸的合成422

（一）单不饱和脂肪酸的合成422

（二）多不饱和脂肪酸的合成424

四、脂肪酸合成的调节424

五、甘油三酯的合成426

第五节 膜脂质的合成426

一、甘油磷脂的合成426

（一）磷脂酸的合成426

（二）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）和磷脂酰胆碱（卵磷脂）的合成427

（三）磷脂酰丝氨酸的合成427

（四）磷脂酰肌醇和心磷脂的合成427

（五）醚磷脂和缩醛磷脂的合成430

二、鞘脂类的合成430

（一）神经酰胺的合成432

（—）鞘磷脂的合成434

（三）鞘糖脂的合成434

（四）神经节 苷脂的合成435

第六节 胆固醇的代谢437

一、胆固醇的生物合成437

（一）甲羟戊酸的合成437

（二）鲨烯的合成438

（三）胆固醇的合成438

二、胆固醇酯的合成438

三、胆固醇代谢的调节440

第十六章 氨基酸代谢442

第一节 蛋白质在体内的降解442

一、细胞外途径442

（一）胃中的消化442

（二）小肠中的消化442

二、细胞内途径443

（一）溶酶体的蛋白质降解途径443

（二）泛素介导的蛋白质降解途径443

第二节 氨基酸的脱氨基作用444

一、氧化脱氨基作用444

（一）L－氨基酸氧化酶与D－氨基酸氧化酶444

（二）L－谷氨酸脱氢酶444

二、转氨基作用445

三、联合脱氨基作用446

（一）转氨酶与L－谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用446

（二）转氨酶与腺苷酸脱氨酶的联合脱氨基作用447

第三节 鸟氨酸循环448

一、氨的排泄448

二、尿素的合成——鸟氨酸循环448

（一）反应过程448

（二）尿素合成的调节450

三、氨的转运451

（一）丙氨酸－葡萄糖循环451

（二）谷氨酰胺的合成与分解451

四、高氨血症与氨中毒452

第四节 氨基酸的分解代谢452

一、形成丙酮酸的氨基酸代谢途径453

（一）丙氨酸453

（二）苏氨酸、甘氨酸和丝氨酸453

（三）半胱氨酸455

二、形成α－酮戊二酸的氨基酸代谢途径455

（一）组氨酸、谷氨酰胺及谷氨酸456

（二）精氨酸和脯氨酸456

三、形成琥珀酰CoA的氨基酸代谢途径456

（一）甲硫氨酸456

（二）缬氨酸和异亮氨酸458

四、形成草酰乙酸的氨基酸代谢途径460

五、形成乙酰CoA、乙酰乙酸和延胡索酸的氨基酸代谢途径460

（一）酪氨酸和苯丙氨酸降解成乙酰乙酸和延胡索酸460

（二）亮氨酸和赖氨酸降解成乙酰乙酸和乙酰CoA461

（三）色氨酸降解成丙氨酸和乙酰乙酸462

第五节 氨基酸转变为生物活性物质464

一、形成生物胺类464

（一）儿茶酚胺类464

（二）组氨465

（三）5－羟色胺465

（四）γ－氨基丁酸465

（五）牛磺酸466

（六）多胺类466

二、氨基酸与一碳单位466

（一）四氢叶酸是一碳单位的载体466

（二）氨基酸与一碳单位467

（三）一碳单位的生理功用469

三、氨基酸衍生的其他含氮化合物469

（一）NO的生成469

（二）赖氨酸与肉碱469

（三）合成肌酸470

（四）谷胱甘肽471

第六节 氨基酸的生物合成472

一、氨基酸生物合成的碳源472

二、氨基酸生物合成的氮源473

三、氨基酸的生物合成474

（一）α－酮戊二酸衍生型（谷氨酸型）474

（二）草酰乙酸衍生型（天冬氨酸型）474

（三）丙酮酸衍生型477

（四）3－磷酸甘油酸衍生型（丝氨酸型）479

（五）磷酸烯醇式丙酮酸衍生型479

（六）5－磷酸核糖衍生型482

第十七章 核苷酸代谢484

第一节 嘌呤核苷酸的生物合成485

一、嘌呤核苷酸的从头合成485

（一）次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成485

（二）AMP和GMP的合成487

二、嘌呤核苷酸的补救合成488

三、嘌呤核苷酸生物合成的调节489

第二节 嘧啶核苷酸的生物合成490

一、嘧啶核苷酸的从头合成490

二、嘧啶核苷酸的补救合成492

三、嘧啶核苷酸生物合成的调节492

第三节 脱氧核糖核苷酸的合成493

一、核糖核苷酸还原酶催化脱氧核苷酸的生成493

（一）核糖核苷酸还原酶体系493

（二）核糖核苷酸还原酶体系催化的反应495

二、脱氧胸苷酸（dTMP）的合成497

第四节 核苷酸的降解497

一、嘌呤核苷酸的分解代谢497

二、嘧啶核苷酸的分解代谢499

第五节 核苷酸代谢异常及抗代谢物500

一、嘌呤核苷酸代谢异常500

（一）痛风症500

（二）Lesch-Nyhan综合征501

（三）ADA缺乏的免疫缺陷症501

二、嘧啶核苷酸代谢异常501

三、核苷酸抗代谢物502

（一）嘌呤类似物502

（二）嘧啶类似物502

（三）核苷类似物503

（四）谷氨酰胺和天冬氨酸类似物503

（五）叶酸类似物504

第十八章 物质代谢调节 及激素的作用机制506

第一节 物质代谢的联系506

一、沟通不同代谢途径的中间代谢物506

二、代谢物的相互转变507

（一）糖类与脂质的互变507

（二）糖类与氨基酸的互变507

（三）氨基酸与脂质的互变508

（四）核苷酸与氨基酸、糖类、脂质代谢的关系508

第二节 组织、器官代谢的特点及联系508

一、组织、器官中的能源储备及意义508

（一）糖类508

（二）三酰甘油508

（三）蛋白质509

二、不同组织、器官的代谢方式及联系509

（一）主要组织、器官的代谢方式509

（二）组织、器官间的代谢联系510

第三节 代谢调节 的机制511

一、细胞水平的调节511

（一）细胞内酶的区域化分布511

（二）酶的别构调节 的生理意义512

（三）酶的化学修饰调节 的特点512

（四）酶含量的调节512

二、激素水平的调节512

三、整体水平的调节513

第四节 激素的作用机制——细胞间信息传递514

一、信息分子与受体514

（一）信息分子514

（二）受体515

（三）信息分子与受体的结合特点519

二、主要的信息传递途径519

（一）cAMP－蛋白激酶A途径519

（二）IP3-Ca2+-CaM蛋白激酶途径521

（三）DG－蛋白激酶C（C激酶）途径522

（四）cGMP－蛋白激酶G（G激酶）途径523

（五）酪氨酸蛋白激酶途径524

（六）细胞内受体介导的信息传递途径527

三、不同信息传递间的联系527

第十九章 DNA复制、修复与重组529

第一节 DNA的复制总观529

一、DNA的半保留复制529

二、复制子、复制起始点与方向531

（一）复制子的含义与方向531

（二）研究大肠杆菌OriC及双向复制的方法531

三、DNA复制的其他模式534

（一）环式DNA复制534

（二）D－环（D-loop或称取代环）式535

第二节 原核生物DNA的复制535

一、DNA聚合酶Ⅰ的性质和结构535

（一）DNA聚合酶Ⅰ能催化DNA的合成535

（二）DNA聚合酶Ⅰ催化反应的特点536

（三）DNA聚合酶Ⅰ的结构537

二、DNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ的发现537

三、DNA复制的真实性539

（一）利用DNA聚合酶催化的聚合反应的保真机制539

（二）利用DNA聚合酶的3′-5′核酸外切酶活性校时机制539

（三）利用核苷酸代谢库调节 系统和体内多种修复系统540

四、DNA聚合酶Ⅲ催化DNA的合成540

（一）DNA聚合酶Ⅲ催化的聚合反应的性质540

（二）DNA聚合酶Ⅲ的亚基组成与功能540

五、DNA复制体及相关蛋白质541

（一）参与DNA复制的主要酶和蛋白质的特性541

（二）DNA复制体的结构544

六、DNA复制起始544

七、DNA链的延伸546

（一）DNA合成按5′→3′方向进行546

（二）引发体547

（三）复制体与DNA链的延伸548

八、复制的终止548

第三节 真核生物DNA的复制550

一、真核生物DNA复制的特点550

二、真核生物DNA聚合酶550

三、端粒DNA的复制与细胞衰老551

（一）端粒DNA复制是由端粒酶催化完成的551

（二）端粒变化与细胞衰老553

第四节 反转录553

一、反转录酶的发现和鉴定553

（一）反转录酶的发现553

（二）反转录酶的性质554

二、逆转录病毒RNA与其DNA的合成554

（一）逆转录病毒基因组的结构554

（二）逆转录病毒双链DNA的合成556

三、反转录的生物学意义556

第五节 DNA突变与修复559

一、DNA损伤与突变559

（一）化学诱变559

（二）物理因素致突变562

（三）致癌剂致突变563

二、DNA损伤的修复564

（一）直接修复565

（二）切除修复565

（三）错配修复567

（四）SOS反应与重组修复567

（五）重组修复569

第六节 遗传重组569

一、同源重组机制569

（一）同源重组的模型570

（二）同源重组有关的酶和蛋白质570

二、位点特异性重组572

（一）λDNA与E.coli DNA重组572

（二）鞭毛蛋白的相变573

三、转座作用574

（一）原核生物转座子574

（二）真核生物转座子577

第二十章 转录与加工580

第一节 原核生物的转录580

一、RNA聚合酶的性质和结构580

（一）RNA聚合酶的性质580

（二）RNA聚合酶的结构581

二、RNA聚合酶对模板的结合582

（一）编码链与模板链582

（二）启动子（顺式作用元件）结构与识别序列582

三、原核生物基因转录反应584

（一）模板的识别与转录泡的形成584

（二）转录的起始584

（三）RNA链的延伸584

（四）转录的终止585

第二节 真核生物的转录588

一、真核生物RNA聚合酶588

二、真核生物基因启动子与转录因子589

（一）RNA聚合酶Ⅰ（Ⅰ类）启动子与转录因子590

（二）RNA聚合酶Ⅲ（Ⅲ类）启动子与转录因子590

（三）RNA聚合酶Ⅱ（Ⅱ类）启动子与转录因子591

三、真核基因转录的激活595

（一）解抑制作用595

（二）激活作用595

四、转录因子对基因转录调控的分子基础595

（一）识别DNA特异序列的结构域595

（二）转录起始激活结构域598

（三）蛋白质－蛋白质、蛋白质－DNA相互作用对转录激活的调节599

第三节 转录后加工599

一、RNA前体的加工599

（一）rRNA前体的加工599

（二）tRNA前体的加工602

（三）真核生物mRNA前体的加工603

二、RNA的编辑607

（一）碱基的替换607

（二）碱基的插入609

（三）向导RNA（gRNA）的作用609

三、RNA降解与控制610

四、RNA指导下的RNA合成610

第二十一章 蛋白质的生物合成612

第一节 遗传密码612

一、密码子的揭示612

（一）三联体密码612

（二）遗传密码的破译613

二、密码子的主要特性614

（一）通用性和变异性614

（二）简并性与防错615

（三）不重叠615

（四）无逗号616

第二节 蛋白质生物合成的主要部件616

一、mRNA作为指导肽链合成的模板616

二、tRNA在蛋白质合成中的作用616

（一）tRNA反密码子与mRNA密码子的识别616

（二）tRNA反密码子的摇摆性质617

三、氨酰－tRNA合成酶617

四、核糖体作为蛋白质合成的工厂618

（一）核糖体的组成618

（二）核糖体的结构与功能619

（三）多核糖体619

五、参与蛋白质合成的可溶性因子619

第三节 蛋白质合成机制622

一、氨基酸的活化622

二、蛋白质合成起始622

（一）起始tRNA622

（二）原核生物起始复合物的形成623

（三）真核生物肽链合成起始625

三、肽链的延伸625

（一）氨酰－tRNA与核糖体的结合625

（二）转肽反应626

（三）移位反应626

四、肽链合成的终止627

五、蛋白质合成的抑制剂628

第四节 分泌蛋白、线粒体膜蛋白的合成与转运629

一、蛋白质的分泌途径629

（一）信号肽629

（二）分泌蛋白的合成机制——边翻译边转运630

（三）内质网中新生肽链糖基化修饰631

二、非分泌途径631

（一）翻译后转运631

（二）导肽631

第五节 翻译后蛋白质前体的加工631

一、前体的加工632

（一）前体N端前导肽的切除632

（二）前体的加工632

二、翻译后蛋白质的修饰633

三、新生肽链的卷曲与分子伴侣633

（一）Hsp70在蛋白质折叠中的作用633

（二）Hsp70和Hsp60在蛋白质折叠中的协同作用633

第二十二章 基因表达的调节635

第一节 基因组的组织635

一、基因组大小和基因数635

二、非转录DNA637

三、基因簇638

（一）rRNA基因组织成重复单位638

（二）组蛋白基因簇是重复排列的639

（三）血红蛋白（Hb）基因簇639

第二节 原核生物基因表达调控640

一、原核基因表达可在不同水平上调节641

二、lac操纵子641

（一）两类操纵子641

（二）历史背景641

（三）酶的诱导动力学的研究642

（四）筛选突变体寻找控制基因643

（五）操纵子学说643

（六）1ac阻遏物识别操纵基因与负调节643

三、分解代谢物与调控645

四、色氨酸操纵子的阻遏和衰减作用646

（一）trp操纵子的基因组织646

（二）trp操纵子的阻遏作用646

（三）trp操纵子的衰减机制647

第三节 真核生物基因表达调控649

一、染色体结构与转录前水平的调节649

二、真核生物转录水平上的调节650

三、体细胞重组和抗体多样性650

（一）小鼠λ型、k型轻链基因家族的组织650

（二）免疫球蛋白重链基因的组织651

（三）识别序列与DNA重排651

四、转录后和翻译的调控653

（一）转录后的调控653

（二）真核基因表达翻译水平上的调控654

主要参考书657