第一篇 结构生物化学

结构生物化学内容简介和学习方法

第一章 氨基酸

第一节 氨基酸的结构、种类和分类

一、蛋白质氨基酸

二、非蛋白质氨基酸

第二节 氨基酸的性质和功能

一、氨基酸的性质

框1-1生物医药——药物的手性

二、氨基酸的功能

第三节 氨基酸的分离与纯化

一、电泳

二、层析

科学故事——第22种蛋白质氨基酸的发现

第二章 蛋白质的结构

第一节 肽的结构

一、肽的分类和命名

二、肽键的结构与性质

三、寡肽的理化性质

四、几种天然存在的活性肽

框2-1生化点滴——五花八门的蛋白质命名方法

第二节 蛋白质的结构

一、蛋白质的一级结构

二、蛋白质的二级结构

框2-2生化大师的传奇——感冒期间的感悟

三、蛋白质的三级结构

四、蛋白质的四级结构

第三节 蛋白质的折叠历程与结构预测

一、蛋白质折叠的基本规律

二、蛋白质折叠的历程

三、与蛋白质错误折叠相关的疾病

四、蛋白质结构的预测

第四节 蛋白质组及蛋白质组学

科学故事——“一级结构决定高级结构”学说的提出

第三章 蛋白质的功能及其与结构之间的关系

第一节 蛋白质的功能

第二节 蛋白质结构与功能之间的关系

一、蛋白质结构与功能关系的一般规则

二、几类重要的蛋白质的结构与功能

框3-1生化应用——蛛丝/蚕丝复合纤维的制备及其应用价值

框3-2生化医药——丁酸的妙用

第三节 蛋白质的功能预测

科学故事——一种多功能蛋白质的发现

第四章 蛋白质的性质、分类及研究方法

第一节 蛋白质的理化性质

第二节 蛋白质一级结构的测定

一、间接测定法

二、直接测定法

第三节 蛋白质的分离、纯化和分析

一、蛋白质纯化的准备工作

二、蛋白质纯化的一般注意事项

三、蛋白质纯化的常见方法

四、蛋白质纯化方案的设计

五、蛋白质纯度的测定

第四节 蛋白质的分类

框4-1身边的生物化学——毒也美丽

第五节 多肽的固相合成

科学故事——NGF的发现

第五章 核苷酸

第一节 核苷酸的结构与组成

一、碱基

二、核苷

三、核苷酸

第二节 核苷酸的功能

框5-1生化热点——生命系统中的砷可以完全取代磷吗？

第六章 核酸的结构与功能

第一节 核酸的分类

框6-1生化聚焦——DNA分子一定没有“你”（U）吗？

第二节 核酸的一级结构

第三节 核酸的高级结构

一、DNA的高级结构

框6-2生化探究——“大沟”和“小沟”中的秘密

二、RNA的高级结构

第四节 核酸与蛋白质的相互作用

一、DNA与蛋白质的复合体

二、RNA与蛋白质的复合体

第五节 核酸的功能

科学故事——DNA双螺旋结构的发现

第七章 核酸的性质及研究方法

第一节 核酸的理化性质

一、酸碱解离

二、变性

三、复性和杂交

框7-1生化动态——肽核酸的发现及其应用

四、核酸的水解

第二节 核酸研究的技术和方法

一、核酸的化学合成

二、核酸的分离、纯化和定量

第三节 核酸一级结构的测定

一、DNA一级结构的测定

二、RNA一级结构的测定

框7-2生化趣事——年度分子和年度突破

第八章 酶学概论

第一节 酶的化学本质

第二节 酶的催化性质

框8-1生化趣事——催化动力、生化武器与投弹手甲虫

第三节 酶的分类和命名

一、酶的分类

二、酶的命名

科学故事——酶化学本质的确定

第九章 酶动力学

第一节 影响酶促反应的因素

一、酶促反应速率和反应类型

二、影响酶促反应速率的因素

第二节 米氏反应动力学

一、米氏方程成立的前提

二、米氏方程的推导

三、米氏方程的解读和延伸

框9-1理论联系实际——甲醇或二甘醇中毒的解毒

四、米氏方程的双重性

五、米氏方程的线性转换

第三节 酶抑制剂作用的动力学

一、可逆性抑制剂

二、不可逆性抑制剂

第四节 多底物反应动力学

一、多底物反应中的一些专门术语

二、多底物反应的动力学机制

第五节 别构酶的动力学

一、别构酶的性质

二、S形曲线和Hill方程

三、Hill作图

四、协同性的优点

第十章 酶的催化机理

第一节 酶催化机理研究的主要方法

第二节 过渡态稳定学说

一、过渡态稳定学说

二、支持过渡态稳定学说的证据

框10-1生化制药——水解可卡因药物的研制

第三节 过渡态稳定的化学机制

一、邻近定向效应

二、广义的酸碱催化

三、静电催化

四、金属催化

五、共价催化

六、底物形变

第四节 几种常见酶的结构与功能

一、蛋白酶

二、溶菌酶

第十一章 核酶的结构与功能

第一节 核酶的种类

框11-1生化热点——DNA也能催化吗？

第二节 核酶的催化机制

一、小核酶的催化机制

二、大核酶的催化机制

第三节 核酶发现的意义及其应用

框11-2生化新见解——“病毒创造了DNA”？

科学故事——核酶的发现

第十二章 酶活性的调节

第一节 酶的“量变”

一、酶的“量变”和“质变”的主要差别

二、同工酶

三、酶的合成和降解

第二节 酶的“质变”

一、别构调节

二、共价修饰调节

三、水解激活

四、调节蛋白的激活或抑制

五、聚合与解离

框12-1生化趣事——“分子捕鼠器”的威力

第十三章 酶的应用及研究方法

第一节 酶的活力测定

一、酶活力的表示方法

二、酶活力测定的方法

第二节 酶的分离和纯化

第三节 酶工程

一、固定化酶

二、人工酶

三、定点突变酶

四、杂交酶

五、抗体酶

框13-1生化动态——抗体酶的新来源

第十四章 维生素与辅酶

第一节 水溶性维生素

一、B族维生素

框14-1生化应用——生物素-亲和素检测系统的建立和应用

二、维生素C

第二节 脂溶性维生素

一、维生素A

二、维生素D

三、维生素E

四、维生素K

科学故事——维生素的发现

第十五章 糖类

第一节 单糖

一、单糖的命名和缩写

二、单糖的旋光异构

三、单糖的环状结构和异头物

四、单糖的构象

五、单糖的衍生物

六、单糖的性质

七、几种生化上重要的单糖

第二节 寡糖

第三节 多糖

一、贮能多糖

二、结构多糖

框15-1生化与健康——蛀牙与防蛀牙

第四节 糖缀合物

第十六章 脂质与生物膜

第一节 脂质的化学结构及其功能

一、简单脂

框16-1生化与健康——爱斯基摩人健康的秘密

二、复合脂

三、异戊二烯类脂

第二节 生物膜的结构及其功能

一、生物膜的化学组成

二、生物膜的基本结构与性质

框16-2生化动态——脂质体的应用

第三节 物质的跨膜转运

科学故事——水孔蛋白的发现

第十七章 激素及其受体介导的信号转导

第一节 激素的一般性质

一、激素的定义

二、激素的化学本质、分类和生物合成

三、激素的定量

第二节 激素作用的一般特征

一、特异性

框17-1生化与健康——瘦肉精、喘息定与萘心安

二、高效性

三、水溶性激素的作用往往需要“第二信使”

四、可能产生“快反应”或“慢反应”

五、脱敏性和时效性

第三节 激素作用的详细机制

一、脂溶性激素的作用机制

二、水溶性激素的作用机制

框17-2生化趣事——毒气的妙用

三、信号转导的整合

第四节 激素的分泌及其调节

结构生物化学思考题

第二篇 代谢生物化学

代谢生物化学内容简介及学习方法

第十八章 代谢总论

第一节 代谢的基本概念与特征

一、代谢的基本概念

框18-1生化聚焦——底物通道运输

二、代谢的基本特征

三、代谢中的氧化还原反应和氧气在代谢中的作用

第二节 代谢研究的主要内容和方法

第十九章 生物能学

第一节 热力学定律与Gibbs-Helmholtz方程

第二节 生化反应的方向性与自由能之间的关系

第三节 △G与△E之间的关系

第四节 生命系统内的偶联反应

第五节 高能生物分子

第二十章 生物氧化

第一节 呼吸链

一、呼吸链的组分

二、呼吸链组分的排列顺序

三、复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的结构与功能

四、植物细胞替代的复合体

第二节 氧化磷酸化

一、氧化磷酸化的偶联机制

框20-1生化研究动态——复合体Ⅰ的结构：细胞中的“蒸汽机”？

二、F1F？ ATP合酶的结构与功能

三、F1F？ ATP合酶的催化机制

四、氧化磷酸化的解偶联

框20-2生化趣事——炸药与减肥

五、氧化磷酸化的抑制

六、P/O值与氧化磷酸化的调节

科学故事——结合变化学说的发现

第二十一章 生物大分子的消化和吸收

第一节 糖类的消化和吸收

一、双糖、寡糖和多糖的酶促降解

二、单糖的吸收和转运

第二节 脂质的消化和吸收

一、脂质的酶促降解

二、脂质的吸收

第三节 蛋白质与核酸的消化和吸收

一、蛋白质的消化和吸收

二、核酸的消化和吸收

第四节 真菌和食虫植物对生物大分子的消化和吸收

框21-1身边的生物化学——猪笼草吃荤的秘密

科学故事——葡萄糖转运蛋白的发现

第二十二章 糖酵解

第一节 糖酵解的发现

第二节 糖酵解的全部反应

第三节 NADH和丙酮酸的命运

一、在有氧状态下NADH和丙酮酸的命运

二、在缺氧或无氧状态下NADH和丙酮酸的命运

框22-1生化趣事——不喝酒也醉酒的秘密

第四节 其他物质进入糖酵解

第五节 糖酵解的生理功能

第六节 糖酵解的调节

一、葡萄糖的可得性

二、己糖激酶和葡萄糖激酶的调节

三、PFK-1的调节

四、丙酮酸激酶的调节

框22-2理论联系实际——教你制作葡萄酒

第二十三章 三羧酸循环

第一节 三羧酸循环的发现

第二节 三羧酸循环的全部反应

一、反应过程

二、三羧酸循环小结

第三节 三羧酸循环的生理功能

第四节 乙醛酸循环

第五节 三羧酸循环的回补反应

第六节 三羧酸循环的调控

第七节 TCA循环的起源和进化

框23-1理论联系实际——短跑、中跑与长跑的能量消耗

第二十四章 磷酸戊糖途径

第一节 磷酸戊糖途径的全部反应

一、氧化相

二、非氧化相

三、磷酸戊糖途径小结

第二节 磷酸戊糖途径的生理功能

框24-1生化与健康——蚕豆与溶血性贫血

第二十五章 糖异生

第一节 糖异生所涉及的全部反应

一、从丙酮酸到葡萄糖

二、其他物质进入糖异生

三、糖异生的能量消耗

第二节 糖异生的生理功能

框25-1生化研究动态——嗜热古菌的一种特殊的双功能酶

第三节 糖异生的调节

第二十六章 光合作用

第一节 光合作用的基本过程

第二节 植物光合作用的细胞器——叶绿体

第三节 光反应

一、光能的吸收和传递

二、产氧光合有机体的光系统

三、PSⅡ内发生的光化学反应

四、电子从PSⅡ经细胞色素b6/f复合体到PSⅠ的传递

五、PSⅠ内发生的光化学反应

六、NADP+的还原

七、光合磷酸化

八、光反应的调节

框26-1生化新发现——分子变光开关

第四节 暗反应

一、C3循环与C3植物

二、光呼吸

三、C4循环与C4植物

第五节 CAM植物

第六节 卡尔文循环的调节

科学故事——卡尔文循环的发现

第二十七章 糖原代谢

第一节 糖原的分解

第二节 糖原的合成

框27-1生化点滴——三大能源贮备之PK

第三节 糖原代谢的调节

一、别构调节

二、受激素控制的“可逆磷酸化”调节

科学故事——糖原素的发现

第二十八章 脂肪、磷脂和糖脂的代谢

第一节 脂肪代谢

一、脂肪的水解

二、脂肪的合成

框28-1生化与健康——TZD治疗Ⅱ型糖尿病的机理

第二节 磷脂代谢

一、磷脂的分解

二、磷脂的合成

第三节 糖脂代谢

一、糖脂的分解

二、糖脂的合成

科学故事——脂瘦素及其受体的发现

第二十九章 脂肪酸代谢

第一节 脂肪酸的分解

一、脂肪酸的β氧化

二、脂肪酸的α-氧化与ω-氧化

三、酮体的生成和利用

第二节 脂肪酸的合成

一、脂肪酸合成的一般性质

二、脂肪酸合成的详细机制

第三节 脂肪酸代谢的调控

一、脂肪酸分解代谢的调控

二、脂肪酸合成代谢的调控

框29-1生化与健康——减肥的新希望

第三十章 胆固醇代谢

第一节 胆固醇的合成

框30-1生化医药——降胆固醇药物的新靶点

第二节 胆固醇的转运

第三节 胆固醇的代谢转变与调节

一、胆固醇的代谢转变

二、胆固醇代谢的调节

科学故事——LDL受体的发现

第三十一章 氨基酸代谢

第一节 氨基酸的分解

一、氨基的代谢

二、氨的进一步代谢转变

框31-1理论联系实际——“冬眠”的生化奥秘

三、碳骨架的代谢

第二节 氨基酸及其衍生物的合成

第三十二章 核苷酸代谢

第一节 核苷酸的合成

一、核苷酸的从头合成

二、核苷酸的补救合成

三、核苷二磷酸（NDP）和核苷三磷酸（NTP）的合成

四、脱氧核苷酸的合成

五、胸苷酸的合成

六、核苷酸类辅酶的合成

框32-1生化聚焦——噬菌体对宿主菌内核苷酸代谢途径的改造

第二节 核苷酸合成的调节

一、嘌呤核苷酸合成的调节

二、嘧啶核苷酸合成的调节

三、脱氧核苷酸合成的调节

第三节 核苷酸的分解

一、嘌呤核苷酸的分解

二、嘧啶核苷酸的分解

第四节 几种与核苷酸代谢相关的疾病

第五节 常见的抗核苷酸代谢药物

代谢生物化学思考题

第三篇 分子生物学

分子生物学内容简介及学习方法

第三十三章 DNA复制

第一节 DNA复制的一般特征

第二节 参与DNA复制的主要酶和蛋白质

一、DNA聚合酶

二、DNA解链酶

三、单链DNA结合蛋白

四、DNA拓扑异构酶

五、DNA引发酶

六、切除引物的酶

七、DNA连接酶

八、尿嘧啶-DNA糖苷酶

九、端粒酶

框33-1生化与健康——端粒激活与青春再现

第三节 DNA复制的详细机制

一、以大肠杆菌为代表的细菌基因组DNA的“θ复制”系统

二、滚环复制系统

三、D环复制系统

四、真核细胞的细胞核DNA复制

五、古菌的DNA复制

第四节 DNA复制的高度忠实性

第五节 DNA复制的调节机制

一、细菌DNA复制起始的调控

二、真核细胞DNA复制起始的调控

框33-2生化研究动态——干细胞分裂过程中的染色体分离

科学故事——半保留复制的实验证明

第三十四章 DNA的损伤、修复和突变

第一节 DNA的损伤

第二节 DNA的修复

一、直接修复

框34-1身边的生物化学——UV与健康

二、切除修复

框34-2生化医药——切除修复缺陷引发的疾病以及治疗方法

三、双链断裂修复

四、损伤跨越

第三节 DNA的突变

一、突变的类型与后果

二、突变的原因

三、回复突变与突变的校正

四、突变原与致癌物质之间的关系以及致癌物质的检测

科学故事——TTDA的发现

第三十五章 DNA重组

第一节 同源重组

一、同源重组的模型

二、参与同源重组的主要酶和蛋白质

三、细菌的同源重组

第二节 位点特异性重组

一、λ噬菌体的位点特异性整合

二、鼠伤寒沙门氏菌鞭毛抗原的转换

第三节 转座重组

一、原核生物的转座

二、真核生物的转座

框35-1生化趣事——谁偷走了人的DNA？

三、转座的分子机制

四、转座重组的调节

框35-2生化突破——睡美人转座子的复活

科学故事——“跳跃基因”的发现

第三十六章 DNA转录

第一节 DNA转录的一般特征

第二节 依赖DNA的RNA聚合酶

一、细菌的RNA聚合酶

二、真核生物的RNA聚合酶

框36-1身边的生物化学——路边的“野蘑菇”你不要采！

三、古菌的RNA聚合酶

四、某些病毒的RNA聚合酶

第三节 细菌的DNA转录

一、转录的起始

二、转录的延伸

三、转录的终止

第四节 真核生物核基因的转录

一、真核细胞核转录系统与细菌转录系统的异同

二、真核细胞核DNA的转录

第五节 古菌的DNA转录

框36-2生化研究动态——当转录遇到DNA损伤

科学故事——mRNA的发现

第三十七章 转录后加工

第一节 细菌的转录后加工

一、mRNA前体的后加工

二、rRNA前体的后加工

三、tRNA前体的后加工

第二节 真核生物的转录后加工

一、mRNA前体的后加工

框37-1生化研究动态——U1-snRNP的新功能

二、rRNA前体的后加工

框37-2生化聚焦——章鱼抗寒的秘密

三、tRNA前体的后加工

第三节 古菌的转录后加工

科学故事——第一例真正核酶的发现

第三十八章 基因组RNA的复制

第一节 依赖于RNA的RNA合成

一、双链RNA病毒的RNA复制

二、单链RNA病毒的RNA复制

第二节 以DNA为中间物的RNA复制

一、逆转录病毒的RNA复制

框38-1身边的生物化学——有天生不会感染HIV的人吗？

二、某些DNA病毒生活史中的逆转录现象

科学故事——逆转录酶的发现

第三十九章 蛋白质的生物合成及其在细胞内的降解

第一节 参与翻译的主要生物大分子

一、核糖体

二、mRNA

三、tRNA

四、氨酰-tRNA

五、辅助蛋白因子

第二节 翻译的一般特征

第三节 翻译的详细机制

一、细菌的蛋白质合成

框39-1生化新突破——催化氨酰-tRNA合成的最小核酶的问世

二、真核生物的细胞质翻译系统

三、细胞器翻译系统

四、古菌的翻译系统

第四节 mRNA的质量控制

第五节 翻译的抑制剂

框39-2身边的生物化学——为什么蓖麻毒素不会杀死蓖麻自身？

第六节 蛋白质在细胞内的降解

一、细胞内不依赖于ATP的蛋白质降解系统

二、细胞内依赖于ATP的蛋白质降解系统

科学故事——“N端规则”的发现

第四十章 蛋白质的翻译后加工及其定向和分拣

第一节 翻译后加工

框40-1生化探寻——内含肽的“内涵”

第二节 蛋白质翻译后的定向转运与分拣

一、信号假说

二、蛋白质的共翻译定向

三、蛋白质的翻译后定向

科学故事——“信号学说”的发现

第四十一章 再次程序化的遗传解码和翻译暂停

第一节 再次程序化的遗传解码

一、翻译水平的移框

二、通读

三、跳跃翻译

四、含硒半胱氨酸和吡咯赖氨酸的参入

框41-1生化点滴——含硒蛋白知多少

第二节 翻译暂停

第四十二章 原核生物的基因表达调控

第一节 在DNA水平上的调控

一、基因的拷贝数

二、启动子的强弱

三、DNA重排

第二节 在转录水平上的调控

一、转录起始水平上的调控

二、转录终止水平上的调控——终止与抗终止

框41-1生化研究动态——探测氟离子的核开关

第三节 在翻译水平上的调控

一、反义RNA

二、核开关

框42-2生化新突破——原核生物的CRISPR系统

三、自体调控

四、mRNA的二级结构与基因表达的调控

五、mRNA的稳定性与基因表达的调控

六、严紧应答

第四节 环境信号诱发的基因表达调控

第五节 在基因组水平上的全局调控

一、调节子

二、噬菌体基因表达的时序控制

科学故事——“核开关”的发现

第四十三章 真核生物的基因表达调控

第一节 在染色质水平上的调控

一、组蛋白的共价修饰对基因表达的影响

二、染色质重塑对基因表达的影响

三、组蛋白变体对基因表达的影响

四、性染色质构象的变化与两性基因剂量之间的平衡

第二节 在DNA水平上的调控

一、DNA扩增

二、DNA重排

三、DNA甲基化与羟甲基化

四、DNA印记

框43-1身边的生物化学——蜂王称王的秘密

五、多个启动子的可变使用

第三节 在转录水平上的调控

一、顺式作用元件

二、转录因子

三、转录水平调控的实例

第四节 在转录后加工及运输水平上的调控

一、可变剪接

二、可变加尾

三、在mRNA运输水平上的调控

第五节 在翻译及翻译后加工水平上的调控

一、自体调控

二、mRNA区域化

三、mRNA的屏蔽

四、RNA干扰

框43-2生化研究动态——我们吃的不仅是食物，也许还有“信息”

五、mRNA的稳定性与基因表达调控

六、对翻译过程本身的调节

科学故事——RNAi的发现

第四十四章 重组DNA技术

第一节 重组DNA技术简介

一、基因克隆的载体

二、将外源基因或序列导入载体的工具

三、宿主细胞

四、将重组DNA引入到宿主细胞的途径

五、重组体的选择和筛选

第二节 基因克隆的详细步骤

一、外源DNA序列和目的基因的获得

二、目的基因与载体的连接

第三节 基因克隆的应用

一、文库的建立

二、DNA序列分析

三、表达外源蛋白

四、转基因动物和植物

五、基因治疗

六、基因敲除

七、基因敲减

八、寻找未知基因

框44-1生化新突破——人造生命的诞生

第四节 聚合酶链式反应

第五节 蛋白质工程

第六节 研究核酸与蛋白质相互作用的主要方法和技术

第七节 研究蛋白质之间相互作用的主要方法和技术

一、免疫共沉淀

二、亲和层析

三、共价交联

四、荧光共振能量转移

五、生物发光共振能量转移

六、酵母双杂交

第八节 SELEX技术

第九节 生物芯片技术

一、基因芯片

二、蛋白质芯片

第十节 基因组学研究概述

一、结构基因组学

二、功能基因组学

三、与基因组学相关的学科

框44-2生化热点——千人基因组计划

科学故事——PCR的发明

分子生物学思考题

主要参考书目

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