生物化学 上PDF电子书下载

第1章 糖类 1

一、 引言 1

（一） 糖类的存在与来源 1

（二） 糖类的生物学作用 1

（三） 糖类的元素组成和化学本质 1

（四） 糖的命名与分类 2

二、 旋光异构 2

（一） 有关旋光异构的几个概念 2

（二） Fischer投影式 4

（三） 构型的RS表示法 5

三、 单糖的结构 6

（一） 单糖的链状结构 6

（二） D系单糖和L系单糖 6

（三） 单糖的环状结构 8

（四） 单糖的构象 11

四、 单糖的性质 13

（一） 单糖的物理性质 13

（二） 单糖的化学性质 15

五、 重要的单糖和单糖衍生物 22

（一） 单糖 22

（二） 单糖磷酸酯 25

（三） 糖醇 26

（四） 糖酸 28

（五） 脱氧糖 29

（六） 氨基糖 30

（七） 糖苷 31

六、 寡糖 34

（一） 结构与性质 34

（二） 常见的二糖 36

（三） 其他简单寡糖 38

（四） 环糊精 40

七、 多糖 40

（一） 同多糖 41

（二） 杂多糖 47

八、 细菌杂多糖 51

（一） 细菌细胞壁的化学组成 51

（二） 肽聚糖的结构 51

（三） 磷壁酸 53

（四） 脂多糖 54

（五） 荚膜多糖 55

九、 糖蛋白及其糖链 56

（一） 糖蛋白的存在和含糖量 56

（二） 糖链结构的多样性 56

（三） 糖肽连键的类型 57

（四） 糖链的分类 58

（五） 糖链的生物学功能 60

（六） 糖链参与分子识别和细胞识别 61

（七） 糖链与糖蛋白的生物活性 62

（八） 血型物质 63

（九） 凝集素 65

十、 糖胺聚糖蛋白聚糖 66

（一） 糖胺聚糖 66

（二） 蛋白聚糖 69

十一、糖链的结构分析 71

（一） 糖链结构分析的一般步骤 71

（二） 用于糖链结构测定的一些方法 72

提要 75

习题 77

主要参考书 78

第2章 脂质 79

一、 引言 79

（一） 脂质的定义 79

（二） 指质的分类 79

（三） 脂质的生物学作用 80

二、 脂肪酸 82

（一） 脂肪酸的结构特点 82

（二） 天然脂肪酸的结构特点 82

（三） 脂肪酸的物理和化学性质 86

（四） 脂肪酸盐与乳化作用 87

（五） 必需多不饱和脂肪酸 88

（六） 类二十碳烷 89

三、 三酰甘油和蜡 91

（一） 甘油取代物的构型 92

（二） 三酰甘油的类型及酰甘油、单酰甘油 92

（三） 烷醚酰基甘油 93

（四） 三酰甘油的物理和化学性质 93

（五） 蜡 95

四、 脂质过氧化作用 96

（一） 自由基、活性氧和自由基链反应 96

（二） 脂质过氧化的化学过程 100

（三） 脂质过氧化作用对机体的损伤 101

（四） 抗氧化剂的保护作用 102

五、 磷脂 103

（一） 甘油磷脂的结构 103

（二） 甘油磷脂的一般性质 105

（三） 几种常见的甘油磷脂 105

（四） 醚甘油磷脂 106

（五） 鞘磷脂 107

六、 糖脂 108

（一） 鞘磷脂 109

（二） 甘油糖脂 110

七、 萜和类固醇 110

（一） 萜 110

（二） 类固醇 112

（三） 胆固醇和非动物固醇 114

（四） 固醇衍生物 115

八、 脂蛋白 116

（一） 血浆脂蛋白的分类 116

（二） 备浆脂蛋白的结构与功能 117

九、 脂质的提取、分离与分析 119

（一） 脂质的有机溶剂提取 119

（二） 脂质的色谱分离 119

（三） 混合脂肪酸的气液色谱分析 119

（四） 脂质结构的测定 120

提要 120

习题 121

主要参考书 121

第3章 氨基酸 123

一、 氨基酸——蛋白质的构件分子 123

（一） 蛋白质的水解 123

（二） α-氨基酸的一般结构 123

二、 氨基酸的分类 124

（一） 常见的蛋白质氨基酸 124

（二） 不常见的蛋白质氨基酸 128

（三） 非蛋白质氨基酸 129

三、 氨基酸的酸碱化学 130

（一） 氨基酸的兼性离子形式 130

（二） 氨基酸的解离 130

（三） 氨基酸的等电点 133

（四） 氨基酸的甲醛滴定 135

四、 氨基酸的化学反应 135

（一） α-氨基参加的反应 135

（二） α-羧基参加的反应 138

（三） α-氨基和α-羧基共同参加的反应 138

（四） 侧链R基参加的反应 140

五、 氨基酸的光学活性和光谱性质 143

（一） 氨基酸的光学活性和立体化学 143

（二） 氨基酸的光谱性质 145

六、 氨基酸混合物的分析分离 148

（一） 分配层析法的一般原理 148

（二） 分配柱层析 151

（三） 纸层析 151

（四） 薄层层析 152

（五） 离子交换层析 152

（六） 气液层析 153

（七） 高效液相层析 154

提要 155

习题 155

主要参考书 156

第4章 蛋白质的共价结构 157

一、 蛋白质通论 157

（一） 蛋白质的化学组成和分类 157

（二） 蛋白质的形状和大小 158

（三） 蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次 160

（四） 蛋白质功能的多样性 160

二、 肽 162

（一） 肽和肽键的结构 163

（二） 肽的物理和化学性质 165

（三） 天然存在的活性肽 167

三、 蛋白质一级结构的测定 168

（一） 蛋白质测序的策略 168

（二） N-末端和C-末端氨基酸残基的鉴定 169

（三） 二硫桥的断裂 171

（四） 氨基酸组成的分析 171

（五） 多肽链的部分裂解和肽段混合物的分离纯化 173

（六） 肽段氨基酸序列的测定 175

（七） 肽段在多肽链中次序的决定 179

（八） 二硫桥位置的确定 179

（九） 蛋白质测序举例 180

（十） 蛋白质序列数据库 181

四、 蛋白质的氨基酸序列与生物功能 181

（一） 同源蛋白质的物种差异与生物进化 181

（二） 同源蛋白质具有共同的进化起源 184

（三） 血涂凝固与氨基酸序列的局部断裂 185

五、 肽与蛋白质的人工合成 189

（一） 肽的人工合成 189

（二） 胰岛素的人工合成 192

（三） 固相肽全成 192

提要 194

习题 194

主要参考书 196

第5章 蛋白质的三维结构 197

一、 研究蛋白质构象的方法 197

（一） X射线衍射法 197

（二） 研究溶液中蛋白质构象的光谱学方法 198

二、 稳定蛋白质三维结构的作用力 201

（一） 氢键 202

（二） 范德华力（范德华相互作用） 202

（三） 疏水作用（熵效应） 203

（四） 盐键 204

（五） 二硫键 204

三、 多肽主键折叠的空间限制 204

（一） 酰胺平面与α-碳原子的二面角（Ф和Ф） 204

（二） 可允许的Ф和Ф值：拉氏构象图 205

四、 二级结构：多肽链折叠的规则方式 207

（一） α螺旋 207

（二） β折叠片 209

（三） β转角和β凸起 211

（四） 无规卷曲 212

五、 纤维状蛋白质 212

（一） α-角蛋白 212

（二） 丝心蛋白和其他β-角蛋白：β折叠片蛋白质 214

（三） 胶原蛋白：一种三股螺旋 215

（四） 弹性蛋白 218

（五） 肌球蛋白和原肌球蛋白 218

六、 超二级结构和结构域 220

（一） 超二级结构 220

（二） 结构域 221

七、 球状蛋白质与三级结构 224

（一） 球状蛋白质的分析 224

（二） 球状蛋白质三维结构的特征 228

八、 膜蛋白的结构 229

（一） 膜内在蛋白 229

（二） 脂锚定膜蛋白 231

九、 蛋白质折叠的结构预测 233

（一） 蛋白质的变性 233

（二） 氨基酸序列规定蛋白质的三维结构 234

（三） 蛋白质折叠的热力学 236

（四） 蛋白质折叠的动力学 237

（五） 蛋白质结构的预测 239

十、 亚基缔合和四级结构 242

（一） 有关四级结构的一些概念 242

（二） 四级缔合的驱动力 243

（三） 亚基相互作用的方式 243

（四） 四级结构的对称性 246

（五） 四级缔合在结构和功能上的优越性 247

提要 248

习题 249

主要参考书 250

第6章 蛋白质结构与功能的关系 252

一、 肌红蛋白的结构与功能 252

（一） 肌红蛋白的三级结构 252

（二） 辅基血红素 253

（三） O2与股红蛋白的结合 254

（四） O2的结合改变肌红蛋白的构象 255

（五） 肌红蛋白结合氧的定量分析（氧结合曲线） 255

二、 血红蛋白的结构与功能 257

（一） 血红蛋白的结构 257

（二） 氧结合引起的血红蛋白构象变化 259

（三） 血红蛋白的协同性氧结构（Hb氧结合曲线） 261

（四） H＋、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响 263

三、 血红蛋白分子病 266

（一） 分子病是遗传的 266

（二） 镰刀状细胞贫血病 266

（三） 其他血红蛋白病 269

（四） 地中海贫血 270

四、 免疫系统和免疫球蛋白 270

（一） 免疫系统 270

（二） 免疫系统能识别自我和非我 272

（三） 在细胞表面的分子相互作用引发免疫反应 273

（四） 免疫球蛋白的结构和类别 275

（五） 基于抗体-抗原相互作用的生化分析方法 278

五、 肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩 279

（一） 肌纤维的结构 280

（二） 肌原纤维由粗丝和细丝构成 281

（三） 骨骼肌的相关蛋白质 282

（四） 肌肉收缩的机制：肌丝滑动模型 283

六、 蛋白质的结构与功能的进化 285

提要 286

习题 287

主要参考书 289

第7章 蛋白质的他离、纯化和表征 290

一、 蛋白质的酸碱性质 290

二、 蛋白质分子的大小与形状 291

（一） 根据化学组成测定最你相对分子质量 291

（二） 渗透压法测定相对分子质量 292

（三） 蛋白质的扩散和扩散系数 293

（四） 沉降分析法测定相对分子质量 294

（五） 凝胶过滤法测定相对分子质量 297

（六） SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子质量 298

（七） 蛋白质分子的形状 298

三、 蛋白质的胶体性质与蛋白质和沉淀 299

（一） 蛋白质的胶体性质 299

（二） 蛋白质的沉淀 300

四、 蛋白质分离纯化的一般原则 300

五、 蛋白质的分离纯化方法 301

（一） 根据分子大小不同的纯化方法 301

（二） 利用溶解度差别的纯化方法 304

（三） 根据电荷不同的纯化方法 307

（四） 利用选择性吸附的纯化方法 312

（五） 利用对配体的特异生物学亲和力的纯化方法 313

（六） 高效液相层析和快速蛋白液相层析 314

六、 蛋白质的含量测定与纯度鉴定 315

（一） 蛋白质含量测定 315

（二） 蛋白质纯度鉴定 316

提要 316

习题 317

主要参考书 317

第8章 酶通论 319

一、 酶催化作用的特点 320

（一） 酶和一般催化剂的比较 320

（二） 酶作为生物催化剂的特点 320

二、 酶的化学性质及其组成 323

（一） 酶的化学本质 323

（二） 酶的化学组成 323

（三） 单体酶、寡聚酶、多酶复合体 325

三、 酶的命名和分类 326

（一） 习惯命名法 326

（二） 国际系统命名法 326

（三） 国际系统分类法及酶的编号 327

（四） 六大类酶的特征和举例 329

四、 酶的专一性 332

（一） 酶的专一性 332

（二） 关于酶作用专一性的假说 334

五、 酶的活力测定和分离纯化 335

（一） 酶活力的测定 335

（二） 酶的分离和纯化 337

六、 核酶 339

（一） 核酶（ribozyme）的概念 339

（二） 核酶的种类 341

（三） 核酶的研究意义及应用前景 342

七、 杭体酶 343

八、 酶工程简介 344

（一） 化学酶工程 345

（二） 生物酶工程 346

提要 348

习题 348

主要参考书 349

第9章 酶促反应动力学 351

一、 化学动力学基础 351

（一） 反应速率及其测定 351

（二） 反应分子数和反应级数 352

（三） 各级反应的特征 353

二、 底物浓度对酶瓜速率的影响 355

（一） 中间络合特学说 355

（二） 酶促反应的动力学方程式 356

（三） 多底物的酶促反应动力学 363

三、 酶的抑制作用 368

（一） 抑制程度的表示方法 368

（二） 抑制作用的类型 368

（三） 可逆抑制作用和不可逆抑制作用的鉴别 369

（四） 可逆抑制作用动力学 370

（五） 一些重要的抑制剂 373

四、 温度对酶反应的影响 378

五、 pH对酶反应的影响 379

六、 激活剂对酶反应的影响 380

提要 380

习题 381

主要参考书 383

第10章 酶的作用机制和酶的调节 384

一、 酶的活性部位 384

（一） 酶活性部位的特点 384

（二） 研究酶活性部位的方法 385

二、 酶催化反应的独特性质 387

三、 影响栈催化效率的有关因素 388

（一） 底物和酶的邻近效应（approximation,proximity）与定向效应（rientation） 388

（二） 底物的形变（distortion）和诱导契合（induced fit） 389

（三） 酸碱催化（acid-base catalysis） 390

（四） 共从催化（covalent catalysis） 392

（五） 金属离子催化 393

（六） 多元催化和协同效应 394

（七） 活性部位微环境的影响 394

四、 酶催化反应机制的实例 394

（一） 溶菌酶（lysozyme） 394

（二） 胰核糖核酸酶A（pancreatic ribonuclease A,Rnase A） 399

（三） 羧肽酶A（carboxypeptidase A） 402

（四） 丝氨酸蛋白酶（serine proteases） 405

（五） 天冬氨酸蛋白酶（aspartic proteases） 411

五、 酶活性的调节控制 413

（一） 别构调控（allosteric regulation） 413

（二） 酶原的激活 421

（三） 可逆的共价修饰（reverisible covalent modification） 424

六、 同工酶 428

提要 429

习题 430

主要参考书 431

第11章 维生素与辅酶 433

一、 维生素概论 433

（一） 维生素的概念 433

（二） 维生素的发现 433

（三） 维生素的分类和辅酶的关系 433

二、 脂溶性维生素 434

（一） 维生素A 434

（二） 维生素D 437

（三） 维生素E 438

（四） 维生素K 439

三、 水溶性维生素 440

（一） 维生素B1和硫胺素焦磷酸 441

（二） 维生素PP和烟酰胺辅酶 443

（三） 维生素B2和黄素辅酶 445

（四） 泛酸和辅酶A 447

（五） 维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺 449

（六） 维生素B12（氰钴胺素）及其辅酶 450

（七） 生物素 454

（八） 叶酸和国氢叶酸 456

（九） 硫辛酸 459

（十） 维生素C 461

四、 作为辅酶的金属离子 464

（一） 概论 464

（二） 金属酶类与金属激活酶类 465

（三） 含铁酶类 466

（四） 含铜酶类 466

（五） 含锌酶类 466

（六） 其他金属酶类 467

提要 467

习题 468

主要参考书 469

第12章 核酸通论 470

一、 核酸的发现和研究简史 470

（一） 核酸的发现 470

（二） 核酸的早期研究 470

（三） DNA双螺旋结构模型的建立 471

（四） 生物技术兴起 472

（五） 人类基因组计划开辟了生命科学新纪元 472

二、 核酸的种类和分布 473

（一） 脱氧核糖核酸（DNA） 473

（二） 核糖核酸（RNA） 474

三、 核酸的生物功能 475

（一） DNA是主要的遗传物质 475

（二） RNA参与蛋白质的生物合成 476

（三） RNA功能的多样性 476

提要 476

习题 477

主要参考书 477

第13章 核酸的结构 478

一、 核苷酸 478

（一） 碱基 478

（二） 核苷 480

（三） 核苷酸 481

二、 核酸的共价结构 482

（一） 核酸中核苷酸的连接方式 482

（二） DNA的一级结构 482

（三） RNA的一级结构 483

三、 DNA的高级结构 485

（一） DNA碱基组成的Chargaff规则 485

（二） DNA的二级结构 486

（三） DNA的三级结构 490

（四） DNA与蛋白质复合物的结构 492

四、 RNA的高级结构 496

（一） tRNA的高级结构 496

（二） rRNA的高级结构 497

（三） 其他RNA的高级结构 498

提要 499

习题 500

主要参考书 500

第14章 核酸的物理化学性质 502

一、 核酸的水解 502

（一） 酸水解 502

（二） 碱水解 502

（三） 酶水解 503

二、 核酸的变性、复性及杂交 504

三、 核酸的紫外吸收 507

四、 核酸的变性、复性及杂文 508

（一） 变性 508

（二） 复性 509

（三） 核酸的杂交 510

提要 511

习题 511

主要参考书 511

第15章 核酸的研究方法 513

一、 核酸的分离、提纯和定量测定 513

（一） DNA的分离 513

（二） RNA的分离 513

（三） 核酸含量的测定法 514

二、 核酸的超速离心 515

三、 核酸的凝胶电泳 516

（一） 琼脂糖凝胶电泳 516

（二） 聚丙烯酰胺凝胶电泳 517

四、 核酸的核苷酸序列测定 517

（一） DNA的酶法测序 517

（二） DNA的化学法测序 518

（三） RNA的测序 519

五、 DNA聚合酶链反应（PCR） 519

六、 DNA的化学合成 520

提要 521

习题 522

主要参考书 522

第16章 抗生素 523

一、 抗生素的概况 523

（一） 抗生素的定义 523

（二） 拮抗作用与抗生素的发现 523

（三） 抗生素的抗菌性能 524

（四） 新抗生素的寻找 524

二、 一些重要抗生素的化学和医疗特性 525

（一） 青霉素 525

（二） 链霉素 527

（三） 氨基环醇类抗生素 528

（四） 氯霉素 529

（五） 四环素族抗生素 530

（六） 红霉素 531

（七） 多肽类抗生素 531

（八） 创新霉素 532

（九） 利福霉素类抗生素 532

（十） 灰黄霉素 533

（十一）制霉菌素 534

三、 抗肿瘤抗生素的探索 534

（一） 自力霉素 535

（二） 放线菌素K 535

（三） 争光霉素 535

（四） 光辉霉素 537

四、 抗生素在农业中的应用 537

（一） 灭瘟素 538

（二） 春雷霉素 538

（三） 放线酮 538

（四） 多氧菌素 539

（五） 日光霉素 540

（六） 四抗生素 540

（七） 有效霉素 540

（八） 奥弗麦菌素 541

五、 抗生素的抗菌作用机制 542

（一） 抑制核酸的合成 542

（二） 抑制蛋白质的合成 543

（三） 改变细胞膜的通透性 544

（四） 干扰细胞壁的形成 545

（五） 作用于能量代谢系统或作为抗代谢物 546

六、 细菌对抗生素耐药性的生物化学机制 546

（一） 耐药菌产生导致抗生素失效的酶 547

（二） 耐药菌改变对抗生素敏感的部位 547

（三） 耐药菌降低细胞透过抗生素的能力 548

提要 548

习题 549

主要参考书 549

第17章 激素 550

一、 概述 550

（一） 激素的分泌 550

（二） 激素的化学本质 553

二、 激素的全成与分泌 554

（一） 多肽激素合成后储存于分泌囊中 554

（二） 甲状腺激素和肾上腺激素是氨基酸衍生物 555

（三） 固醇类激素源自胆固醇 556

（四） 脂肪族激素——前列腺素 556

三、 重要激素举例 558

（一） 氨基酸衍生物激素 558

（二） 重要多肽类激素 558

（三） 重要固醇类激素 565

（四） 脂肪族激素 569

四、 激素的作用机制研究 570

（一） 膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径 571

（二） 钙及股醇三磷酸作用途径 574

（三） 受体的酷氨酸激酶途径 577

（四） 固醇类激素受体调节基因转录速度 580

五、 激素分泌的调节 582

（一） 上级内分泌腺对下级内分泌腺的调节，神经系统与内分泌的关系 582

（二） 负反馈作用 583

（三） 酶的分步剪裁调控 583

（四） 多元调控 583

六、 植物激素 583

（一） 植物生长素 584

（二） 赤霉素 584

（三） 细胞分裂素 584

（四） 脱落酸 585

（五） 乙烯 585

七、 昆虫激素 585

（一） 昆虫的内激素 585

（二） 昆虫的外激素 586

提要 586

习题 588

主要参考书 588

第18章 生物膜的组成与结构 589

一、 生物膜的组成和性质 589

（一） 膜脂 589

（二） 膜蛋白 593

（三） 糖类 595

二、 生物膜的分子结构 595

（一） 生物膜中分子间作用力 595

（二） 生物膜结构的几个主要特征 596

（三） 生物膜分子结构的模型 599

（四） 膜蛋白的三维结构 600

提要 604

习题 604

主要参考书 605

索引 606