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0绪论1

0.1生物化学的定义与主要研究内容1

0.1.1生物分子的化学组成、结构与功能2

0.1.2新陈代谢与代谢调控3

0.1.3遗传信息的传递与表达3

0.2生物化学的发展简史4

0.3生物化学基础知识5

0.3.1组成生物的元素5

0.3.2生物分子的立体结构6

0.3.3生物分子内与分子间的相互作用7

1蛋白质基础11

1.1蛋白质概述11

1.1.1蛋白质的概念与组成11

1.1.2蛋白质的分类12

1.2氨基酸12

1.2.1氨基酸的结构特征13

1.2.2氨基酸的分类与侧链结构13

1.2.3氨基酸的立体结构与物理性质16

1.2.4氨基酸的酸碱性质17

1.2.5氨基酸的化学反应20

1.3肽22

1.3.1肽键22

1.3.2 肽的命名与结构23

1.3.3肽的物理和化学性质23

1.3.4天然存在的活性肽与肽的合成24

2蛋白质的结构27

2.1蛋白质的一级结构27

2.1.1蛋白质一级结构的概念、特点与意义27

2.1.2由一级结构形成高级结构的空间限制29

2.2蛋白质的二级结构29

2.2.1 α螺旋30

2.2.2 β折叠31

2.2.3 β转角、β凸起与无规卷曲31

2.3二级结构与三级结构之间的层次32

2.3.1超二级结构32

2.3.2结构域34

2.4蛋白质的三级结构35

2.5蛋白质的四级结构35

2.6 蛋白质高级结构举例37

2.6.1纤维状蛋白质37

2.6.2球状蛋白质39

2.6.3 膜蛋白40

2.7蛋白质的折叠41

2.7.1蛋白质折叠理论概述41

2.7.2蛋白质折叠理论的实践应用42

3蛋白质的功能45

3.1氧结合蛋白的功能47

3.1.1肌红蛋白的功能47

3.1.2血红蛋白的功能48

3.2免疫球蛋白的功能52

3.3细胞膜表面受体的功能54

3.4 分子伴侣的功能55

4酶57

4.1酶的概述57

4.1.1酶的概念57

4.1.2酶催化作用的特点57

4.1.3酶的化学本质与组成60

4.1.4酶的命名和分类62

4.2酶的作用机理64

4.2.1酶促反应热力学与自由能64

4.2.2酶与底物复合物的形成65

4.2.3酶的活性部位65

4.2.4酶具有高催化效率的分子机制67

4.2.5酶作用机理的实例——胰凝乳蛋白酶72

4.3酶促反应动力学73

4.3.1底物浓度对酶促反应速率的影响75

4.3.2其他影响酶促反应速率的因素78

4.4酶的调节83

4.4.1酶的调节方式83

4.4.2酶的别构调控83

4.4.3酶原的激活87

4.4.4可逆的共价修饰调节88

4.5酶的研究方法90

4.5.1酶活力的测定方法90

4.5.2 酶的分离纯化91

5蛋白质研究技术93

5.1蛋白质的性质93

5.2蛋白质的分离纯化96

5.2.1沉淀法96

5.2.2 柱层析法96

5.3蛋白质电泳98

5.3.1非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳99

5.3.2 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳99

5.3.3等电聚焦电泳100

5.3.4二维聚丙烯酰胺凝胶电泳101

5.3.5毛细管电泳101

5.4 蛋白质结构研究方法102

5.5蛋白质相互作用研究方法102

5.5.1高通量研究蛋白质相互作用的方法102

5.5.2验证蛋白质相互作用的方法105

6糖类与糖生物学109

6.1糖类概述109

6.1.1糖的概念109

6.1.2糖的分类109

6.1.3糖的生物学作用110

6.2单糖110

6.2.1单糖的结构110

6.2.2葡萄糖的立体结构、构象与功能114

6.2.3重要的单糖与单糖衍生物115

6.3寡糖与多糖116

6.3.1糖苷键116

6.3.2寡糖的结构、性质与功能117

6.3.3同多糖的结构、性质与功能118

6.3.4杂多糖的结构、性质与功能121

6.4糖复合物122

6.4.1糖脂和脂多糖122

6.4.2肽聚糖和蛋白聚糖123

6.4.3糖蛋白和寡糖链124

6.5 糖生物学与糖的研究方法124

6.5.1糖密码与糖生物学125

6.5.2糖链的功能及其与蛋白质的相互作用126

6.5.3糖链的生物合成与糖的研究方法126

7脂质与生物膜127

7.1脂质概述127

7.1.1脂质的概念127

7.1.2脂质的分类127

7.1.3脂质的生物学作用128

7.2脂肪酸与三酰甘油128

7.2.1脂肪酸的种类与结构特点128

7.2.2脂肪酸的性质与脂肪酸盐129

7.2.3三酰甘油的组成与结构129

7.2.4三酰甘油的性质与功能129

7.3磷脂、糖脂和胆固醇129

7.3.1磷脂的结构、性质与功能129

7.3.2糖脂的结构、性质与功能131

7.3.3胆固醇的结构、性质与功能132

7.4生物活性脂133

7.4.1磷脂酰肌醇衍生物133

7.4.2类二十碳烷衍生物133

7.4.3固醇衍生物134

7.4.4维生素A134

7.4.5 维生素D136

7.4.6维生素E136

7.4.7维生素K137

7.5脂质的研究方法138

7.6生物膜139

7.6.1脂质的聚集与成膜方式139

7.6.2生物膜的组成与结构特点140

7.6.3生物膜的流动性与功能140

8物质的跨膜运输145

8.1物质通过细胞膜的运输方式145

8.2被动运输146

8.3主动运输146

8.3.1由ATP提供能量的主动运输——N a＋， K＋-泵147

8.3.2协同运输148

8.4水通道、离子通道、离子泵与ABC载体148

8.4.1水通道148

8.4.2 离子通道149

8.4.3 离子泵150

8.4.4 ABC载体151

8.5胞吞与胞吐152

9信号转导153

9.1信号转导概述153

9.2 G蛋白偶联受体与第二信使154

9.3酶联受体与支架蛋白156

9.4类固醇受体与基因转录调控158

9.5信号转导与疾病158

10核酸的结构与功能161

10.1核酸的功能161

10.1.1 DNA是遗传信息的主要携带者161

10.1.2 RNA生物功能的多样性162

10.2核酸的组成162

10.2.1核苷酸的种类与分子结构162

10.2.2核酸分子的共价连接165

10.3 DNA分子的结构166

10.3.1 DNA分子的一级结构166

10.3.2 DNA分子的二级结构167

10.3.3 DNA分子的三级结构172

10.3.4真核生物细胞的染色体结构173

10.4 RNA分子的结构175

11核酸研究技术177

11.1核酸的性质177

11.1.1核酸的酸碱性质177

11.1.2核酸的水解178

11.1.3核酸的紫外吸收179

11.1.4核酸的变性、复性和杂交180

11.2核酸的研究方法182

11.2.1核酸的分离与纯化182

11.2.2 核酸的凝胶电泳183

11.2.3核酸的序列测定184

11.2.4核酸的化学合成186

12基因与基因工程技术189

12.1基因概述189

12.1.1基因的概念189

12.1.2基因的类别190

12.1.3基因的特点及基因的突变192

12.2基因工程技术194

12.2.1限制性内切核酸酶在特定的位点切割DNA分子194

12.2.2获得特定的DNA片段195

12.2.3“鸟枪法”测定细菌基因组201

12.2.4新一代的测序技术202

12.2.5 基因芯片202

13新陈代谢总论与生物能学205

13.1代谢总论205

13.1.1新陈代谢的概念与特点205

13.1.2新陈代谢的经典反应类型206

13.1.3能量代谢208

13.1.4新陈代谢中的关键物质209

13.1.5新陈代谢的调控212

13.1.6新陈代谢的研究方法213

13.2生物能学基础知识概述213

13.2.1生物能学基本原理——热力学概念及定律213

13.2.2 ATP与高能磷酸化合物217

13.2.3生物氧化还原反应和氧化还原电位221

14糖酵解与糖异生227

14.1糖酵解227

14.1.1糖酵解概述227

14.1.2糖酵解第一阶段的反应机制228

14.1.3糖酵解放能阶段的反应机制231

14.1.4乙醇发酵与乳酸发酵235

14.1.5寡糖与单糖进入糖酵解的途径236

14.2糖异生239

14.2.1糖异生概述239

14.2.2糖异生的反应机制240

14.2.3寡糖与多糖的生物合成242

14.3糖酵解与糖异生的调控244

14.3.1调控原理（协同调控）245

14.3.2糖酵解的调控245

14.3.3 糖异生的调控247

15三羧酸循环249

15.1三羧酸循环概述249

15.1.1三羧酸循环的概念与特点249

15.1.2三羧酸循环的研究历史249

15.2丙酮酸氧化脱羧251

15.2.1丙酮酸氧化脱羧的反应机制251

15.2.2丙酮酸脱氢酶复合体的结构特点253

15.2.3丙酮酸氧化脱羧的调控253

15.3三羧酸循环254

15.3.1三羧酸循环的反应机制254

15.3.2三羧酸循环总结257

15.3.3三羧酸循环产能计算258

15.3.4三羧酸循环的特点258

15.3.5三羧酸循环的调控259

15.3.6三羧酸循环的生物学意义259

15.4乙醛酸循环260

16氧化磷酸化263

16.1 生物氧化与氧化磷酸化概述263

16.1.1生物氧化的概念263

16.1.2生物氧化的类型263

16.1.3生物氧化中的关键酶264

16.1.4氧化磷酸化的概念265

16.2线粒体的结构与功能266

16.3电子传递267

16.3.1电子传递过程概述267

16.3.2复合体Ⅰ参与的电子传递269

16.3.3复合体Ⅱ参与的电子传递269

16.3.4复合体Ⅲ参与的电子传递270

16.3.5复合体Ⅳ参与的电子传递270

16.3.6电子传递中的能量转化与质子梯度的形成271

16.3.7电子传递过程的研究方法271

16.4 ATP的合成272

16.4.1电子传递与ATP合成的偶联机制272

16.4.2 ATP合酶结构与ATP合成机制273

16.4.3氧化磷酸化相关代谢物的跨膜运输274

16.4.4葡萄糖生物氧化的产能计算275

16.5氧化磷酸化的调控276

16.5.1解偶联剂276

16.5.2 抑制剂276

16.5.3 氧化磷酸化的调节277

16.6电子漏与活性氧277

17光合磷酸化279

17.1光合磷酸化概述279

17.2叶绿体的结构与功能280

17.3光吸收281

17.3.1叶绿素的辅助色素对光能的吸收281

17.3.2色素分子所吸收能量的汇集283

17.4中心光化学事件284

17.4.1光作用中心的结构284

17.4.2真核生物光合电子传递286

17.4.3水的光解与氧的释放287

17.5光驱动的ATP合成288

17.5.1电子传递与ATP合成的偶联机制288

17.5.2 ATP的合成机制与定量289

18卡尔文循环与磷酸戊糖途径291

18.1卡尔文循环291

18.1.1 CO2的固定与Rubisco的结构与功能292

18.1.2卡尔文循环的还原阶段与再生阶段293

18.1.3相关代谢物的跨膜运输与卡尔文循环的调控294

18.2光呼吸、C4途径与景天酸代谢途径295

18.2.1光呼吸295

18.2.2 C4途径296

18.2.3景天酸代谢途径297

18.3磷酸戊糖途径297

18.3.1磷酸戊糖途径的反应机制297

18.3.2磷酸戊糖途径的调控与生理意义298

19糖原代谢与调控301

19.1糖原代谢概述301

19.2糖原的分解代谢302

19.2.1糖原磷酸化酶的作用机制302

19.2.2糖原脱支酶的作用机制304

19.2.3磷酸葡糖变位酶的作用机制304

19.3糖原的合成代谢305

19.3.1 UDP-葡糖的合成305

19.3.2糖原合酶与糖原蛋白306

19.3.3 糖原分支酶306

19.4糖原代谢的调节307

19.4.1糖原磷酸化酶的调节307

19.4.2糖原合酶的调控309

19.4.3糖原分解与合成的协同调节309

19.4.4肝糖原代谢水平调节血糖浓度310

20脂质的分解代谢313

20.1 脂质的分解代谢313

20.1.1脂质的消化313

20.1.2脂质吸收和转运314

20.2脂肪酸的氧化315

20.2.1脂肪动员315

20.2.2脂肪酸活化并转入线粒体315

20.2.3饱和脂肪酸的氧化316

20.2.4不饱和脂肪酸的氧化318

20.3 酮体320

20.3.1酮体的生成320

20.3.2酮体的利用321

20.4类脂的代谢321

20.4.1磷脂的分解代谢321

20.4.2甾醇的代谢323

20.5脂质分解代谢的调节作用325

21脂质的生物合成327

21.1脂肪酸的生物合成327

21.1.1软脂酸的生物合成328

21.1.2脂肪酸碳链的加长330

21.1.3脂肪酸碳链的去饱和331

21.2三酰甘油的生物合成331

21.3类脂的生物合成333

21.3.1甘油磷脂的生物合成333

21.3.2二软脂酰磷脂酰胆碱的生物合成333

21.3.3缩醛磷脂的生物合成335

21.3.4 鞘磷脂和鞘糖脂的生物合成335

21.3.5胆固醇及其衍生物的生物合成336

21.4脂质的运输343

21.4.1乳糜微粒343

21.4.2极低密度脂蛋白与中间密度脂蛋白344

21.4.3低密度脂蛋白344

21.4.4高密度脂蛋白345

22氨基酸的分解代谢347

22.1蛋白质的分解代谢347

22.1.1蛋白质的消化与吸收347

22.1.2蛋白质在生物体内的降解348

22.2氨基酸的分解代谢349

22.2.1氨基酸的脱氨基作用350

22.2.2氧化脱氨基作用352

22.2.3其他的脱氨基作用352

22.2.4联合脱氨基作用353

22.2.5氨基酸的脱羧基作用353

22.2.6 氨的去向354

22.3尿素的形成代谢355

22.3.1尿素的生成355

22.3.2 尿素循环代谢356

22.3.3尿素循环的调控357

22.4氨基酸分解代谢的途径359

22.4.1乙酰-CoA途径359

22.4.2 α-酮戊二酸途径363

22.4.3 琥珀酰-CoA途径365

22.4.4延胡索酸途径365

22.4.5草酰乙酸途径365

22.5生酮氨基酸和生糖氨基酸366

22.6由氨基酸衍生的其他重要物质366

22.6.1氨基酸与一碳单位366

22.6.2一碳单位的作用367

22.6.3氨基酸生物活性物质367

22.7氨基酸代谢缺陷症370

23氨基酸的生物合成371

23.1氨基酸碳骨架的形成干线371

23.2谷氨酸族氨基酸的生物合成374

23.2.1谷氨酸的合成374

23.2.2谷氨酰胺的合成374

23.2.3脯氨酸的合成375

23.2.4精氨酸的合成376

23.3天冬氨酸族氨基酸的生物合成376

23.3.1天冬酰胺的合成377

23.3.2 甲硫氨酸的合成377

23.3.3赖氨酸的合成377

23.3.4苏氨酸的合成378

23.3.5异亮氨酸的合成378

23.4丝氨酸族氨基酸的生物合成379

23.4.1丝氨酸和甘氨酸的合成379

23.4.2半胱氨酸的合成379

23.5丙酮酸族氨基酸的生物合成380

23.5.1丙氨酸的合成380

23.5.2缬氨酸的合成380

23.5.3亮氨酸的合成381

23.6芳香族氨基酸和组氨酸的生物合成381

23.6.1苯丙氨酸和酪氨酸的合成382

23.6.2色氨酸的合成383

23.6.3组氨酸的合成384

23.7氨基酸生物合成的调控作用384

23.7.1通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制385

23.7.2通过酶生成量的改变来调节氨基酸的生物合成386

23.8氨基酸转化为其他代谢物387

23.8.1一氧化氮的形成387

23.8.2谷胱甘肽的合成387

23.8.3肌酸的生物合成388

23.8.4短杆菌肽S的生物合成388

24核酸代谢391

24.1 核酸与核苷酸的分解代谢391

24.1.1核酸的降解391

24.1.2核苷酸的降解392

24.1.3嘌呤碱的分解392

24.1.4嘧啶碱的分解394

24.2核苷酸的生物合成代谢396

24.2.1次黄嘌呤核苷酸的合成397

24.2.2腺嘌呤核苷酸的合成398

24.2.3鸟嘌呤核苷酸的合成400

24.2.4尿嘧啶核苷酸的合成400

24.2.5胞嘧啶核苷酸的合成401

24.3核苷酸合成的补救途径401

24.3.1从嘌呤碱和核苷合成嘌呤核苷酸402

24.3.2从嘧啶碱和核苷合成嘧啶核苷酸402

24.4核苷酸生物合成的调节作用402

24.4.1嘌呤核苷酸生物合成的调节403

24.4.2嘧啶核苷酸生物合成的调节403

24.5脱氧核糖核苷酸的生物合成403

24.5.1脱氧核糖核苷酸来源于核糖核苷酸的还原403

24.5.2胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的生物合成405

24.6辅酶核苷酸的生物合成406

24.6.1烟酰胺核苷酸的生物合成407

24.6.2黄素核苷酸的生物合成408

24.6.3 辅酶A的生物合成408

25新陈代谢综述411

25.1新陈代谢的网络体系411

25.1.1物质代谢与能量代谢总结411

25.1.2代谢途径之间的联系413

25.1.3生物器官与组织的分工415

25.2代谢调控416

25.2.1代谢调控概述416

25.2.2分子水平的调控416

25.2.3细胞水平的调控419

25.2.4多细胞水平的调控（激素与神经水平的调节）420

26DNA复制、修复与重组425

26.1 DNA复制425

26.1.1 DNA复制是半保留复制425

26.1.2 DNA复制的酶学基础428

26.1.3 DNA复制过程433

26.2 DNA修复437

26.3 DNA重组440

26.3.1同源重组440

26.3.2位点特异性重组443

26.3.3 转座重组444

27RNA的合成和加工447

27.1 DNA指导下RNA的合成——转录447

27.1.1 DNA指导的RNA聚合酶447

27.1.2转录启动子及其对转录的影响450

27.1.3转录终止子及相关蛋白451

27.1.4转录的基本过程452

27.1.5转录的调节控制453

27.2 RNA转录后加工454

27.2.1信使RNA的加工454

27.2.2核糖体RNA的加工461

27.2.3 转移RNA的加工462

27.2.4 RNA的降解464

27.3 RNA指导下 DNA的合成和RNA的合成466

27.3.1 RNA指导下DNA的合成——逆转录466

27.3.2 RNA指导下的RNA合成469

27.4 RNA合成的抑制剂470

27.4.1核苷酸合成的抑制剂470

27.4.2破坏DNA或RNA模板功能的抑制物471

27.4.3作用于DNA聚合酶或RNA聚合酶的抑制剂472

28蛋白质的合成与加工473

28.1 mRNA、 tRNA、 rRNA和核糖体在蛋白质合成中的作用473

28.1.1蛋白质是基因的产物473

28.1.2遗传密码474

28.1.3 tRNA的结构475

28.1.4 tRNA对密码子的识别和氨酰化475

28.1.5核糖体的结构与功能476

28.2蛋白质的合成477

28.2.1密码子的解读477

28.2.2起始氨酰tRNA的合成及起始密码子的选择478

28.2.3蛋白质合成的起始479

28.2.4多肽链的延伸479

28.2.5翻译的终止及多肽链的释放480

28.2.6多核糖体循环481

28.3真核生物与原核生物蛋白质合成的异同482

28.4蛋白质的加工修饰和分选运输486

28.4.1蛋白质翻译后加工修饰486

28.4.2蛋白质的分选和运输486

28.5稀有密码子及稀有氨基酸489

28.5.1稀有密码子489

28.5.2 稀有氨基酸490

28.6抑制蛋白质合成的抗生素491

29基因的表达调控493

29.1参与转录的蛋白质493

29.2转录的调控496

29.2.1转录起始的调控496

29.2.2 DNA弯曲和远距作用497

29.2.3协同性结合和别构的多重作用499

29.2.4细菌中转录起始的调控500

29.2.5转录起始后的基因调控步骤508