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第19章 代谢总论 1

一、分解代谢与合成代谢 1

二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位 2

四、FMN和FAD的递能作用 3

三、辅酶I和辅酶II的递能作用 3

五、辅酶A在能量代谢中的作用 4

七、代谢中常见的有机反应机制 5

六、新陈代谢的调节 5

（一）基团转移反应（grou-transfer reaction） 7

（二）氧化反应和还原反应（oxidation and reduction） 9

（三）消除、异构化及重排反应 10

（四）碳-碳键的形成与断裂反应 12

八、新陈代谢的研究方法 15

（一）使用酶的抑制剂 16

（二）利用遗传缺欠症研究代谢途径 17

（四）同位素示踪法 18

（三）气体测量法（manometric method） 18

（五）核磁共振波谱法 20

提要 21

主要参考书目 22

习题 22

（三）内能和焓的概念 23

（二）能的两种形式——热与功 23

第20章 生物能学 23

一、有关热力学的一些基本概念 23

（一）体系的概念、性质和状态 23

（四）热力学第一定律（first low of thermodynamics） 24

（六）热力学第二定律和熵的概念 25

（五）化学能的转化 25

（七）自由能的概念 26

（二）标准自由能变化和化学平衡的关系 28

（一）化学反应的自由能变化公式 28

二、化学反应中自由能的变化和意义 28

（三）标准生成自由能及其应用 30

（四）偶联化学反应标准自由能变化的可加性及其意义 31

（七）C0、G以及平衡常数计算的举例 32

（六）能量学用于生物化学反应中的一些规定 32

（五）化学反应和自由能关系的进一步说明 32

（二）高能磷酸化合物及其他高能化合物的类型 34

（一）高能磷酸化合物的概念 34

三、高能磷酸化合物 34

（三）ATP的结构特性 36

（四）细胞内影响ATP自由能释放 38

（五）ATP在能量转运中的地位和作用 39

（六）磷酸肌酸和磷酸精氨酸及其他贮能物质 40

（八）ATP以外的其他核苷三磷酸的递能作用 41

（七）ATP断裂形成AMP和焦磷酸的作用 41

（九）ATP系统的动态平衡 42

提要 43

习题 44

主要参考书目 45

（二）主动运送（active transport） 46

（一）被动运输（passive transport） 46

第21章 生物膜与物质运输 46

一、被动运输与主动运输 46

二、小分子物质的运输 47

（一）Na＋和K＋的运输 49

（二）Ca2＋的运输 51

（三）三类驱动离子的ATP酶 52

（五）糖和氨基酸的运送 53

（四）阴离子运输（anion transport） 53

（六）ATP/ADP交换体（ATP/ADP exchanger） 54

（一）胞吐作用 55

三、生物大分子的跨膜运输 55

（二）胞吞作用 56

（一）缬氨霉素 58

四、离子载体(ionophores) 58

（四）短杆菌肽A 59

（三）尼日利亚菌素 59

（二）“A23187”载体 59

（三）构象变化假设 60

（二）孔道或通道模型 60

五、生物膜运输的分子机制 60

（一）移动性载体模型 60

主要参考书目 62

习题 62

提要 62

一、糖酵解作用的研究历史 63

第22章 糖酵解作用 63

二、糖酵解过程概述 65

（一）葡萄糖的磷酸化 66

四、糖酵解第一阶段的反应机制 66

三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解 66

（二）葡萄糖-6-磷酸异构化形成果糖-6-磷酸 69

（三）果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸 71

（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸 72

（四）果糖-1，6-二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸 72

（一）甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸 74

五、酵解第二阶段——放能阶段的反应机制 74

（二）1，3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP 76

（三）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸 77

（四）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸 78

（五）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子 79

六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算 80

（一）生成乳酸 81

七、丙酮酸的去路 81

（二）生成乙醇 82

（一）磷酸果糖激酶是关键酶 83

八、糖酵解作用的调节 83

（二）果糖-2，6-二磷酸对酵解的调节作用 84

（一）果糖 85

九、其他六碳糖进入糖酵解途径 85

（三）己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用 85

（二）半乳糖 87

提要 89

（三）甘露糖 89

主要参考书目 90

习题 90

一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——形成乙酰-CoA 92

第23章 柠檬酸循环 92

（一）催化丙酮酸转变为乙酰-CoA的反应步骤 93

（二）对丙酮酸脱氢酶复合体结构和装配的深入探讨 95

（五）丙酮酸脱氢酶复合体的调控 96

（四）砷化物对硫辛酰胺的毒害作用 96

（三）丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的简单图解 96

二、柠檬酸循环概貌 97

（一）草酰乙酸（oxaloacetate）与乙酰-CoA缩合（condense）形成柠檬 98

三、柠檬酸循环的反应机制 98

（二）柠檬酸异构化形成异柠檬酸 100

（三）异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸 101

（五）琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键 103

（四）α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA 103

（六）琥珀酸脱氢形成延胡索酸 104

（七）延胡索酸水合形成L-苹果酸 105

（八）L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸 106

四、柠檬酸循环的化学总结算 107

（一）柠檬酸循环本身制约系统的调节 108

五、柠檬酸循环的调控 108

（二）ATP、ADP和Ca2＋对柠檬酸循环的调节 109

六、柠檬酸循环的双重作用 110

提要 111

七、柠檬酸循环的发展历史 111

主要参考书目 112

习题 112

（一）氧化-还原电势 114

一、氧化-还原电势 114

第24章 生物氧化——电子传递的氧化磷酸化作用 114

（二）生物体中某些重要的氧化-还原电势 116

（三）电势和自由能的关系 117

（一）电子传递过程 118

二、电子传递和氧化呼吸链 118

（四）标准电动势和平衡常数的关系 118

（三）电子传递链 119

（二）呼吸链概念的建立 119

（四）电子传递链各个成员 121

（五）电子传递的抑制剂 128

（一）线粒体的结构 129

三、氧化磷酸化作用 129

（二）氧化磷酸化作用机制 130

（三）质子梯度的形式 132

（四）ATP合成机制 134

（五）氧化磷酸化的解偶联和抑制 137

（六）细胞溶胶内NADH的再氧化 139

（七）氧化磷酸化的调控 140

（八）葡萄糖彻底氧化的总结算 141

（九）氧的不完全还原 142

提要 144

习题 145

主要参考书目 146

（二）戊糖磷酸途径的主要反应 147

（一）戊糖磷酸途径的发现 147

第25章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径 147

一、戊糖磷酸途径 147

（三）戊糖磷酸途径反应速度的调控 151

（四）戊糖磷酸途径的生物学意义 153

（一）葡糖异生作用 154

二、糖的其他代谢途径 154

三、葡萄糖出入动物细胞的特殊运载机构 158

四、乙醛酸途径 159

（一）概论 161

五、寡糖类的生物合成和分解 161

（二）乳糖的生物合成和分解 162

（三）糖蛋白的生物合成 164

提要 173

（四）糖蛋白糖链的分解代谢 173

习题 174

主要参考书目 175

二、糖原的降解（glycogen breakdown） 176

一、糖原的生物学意义 176

第26章 糖原的分解和生物合成 176

（一）糖原磷酸化酶 177

（二）糖原脱支酶（glycogen debranching enzyme）（包括糖基转移酶） 180

（三）磷酸葡萄糖变位酶（phosphoglucomutase）的作用 181

（四）葡萄糖-6-磷酸酶 182

（二）催化糖原合成的三种酶 183

（一）糖原生物合成的研究经历了缓慢的历程 183

三、糖原的生物合成 183

（一）糖原磷酸化酶的调控机制 187

四、糖原代谢的调控 187

（三）肝脏对糖原代谢调控的特殊性 189

（二）对糖原合酶的调控 189

（四）激素对糖原代谢的调节和激素效应的级联放大系统 190

（五）G蛋白及其对激素信号的传递作用 193

提要 194

（六）糖原累积症 194

主要参考书目 195

习题 195

（一）光合作用的发现 197

一、光合作用的概况 197

第27章 光合作用 197

（三）光合作用的总过程 198

（二）光合作用的场所——叶绿体 198

（四）光的本性 200

（一）叶绿素吸收光能 201

二、叶绿素的光反应性：光吸收 201

（二）辅助色素在膜上被组织成光合单位 202

（四）叶绿素通过激子传递把吸收的能量汇集到作用中心 204

（三）叶绿素在膜上被组织成光合单位 204

（一）光合细菌只有一个光化学作用中心 205

三、光驱动电子流：中心光化学事件 205

（二）高等植物和藻类具有两个光系统 208

（三）放氧光合生物中光作用中心的结构 210

（四）真核光合电子传递的Z图式 211

（五）水的光解与放氧 213

（六）PS I和PS II在类囊体膜上的定位 214

（一）电子传递与光合磷酸化相偶联 215

四、光驱动的ATP合成：光合磷酸化 215

（二）光合磷酸化的机制——化学渗透 216

（四）盐细菌的光合磷酸化 217

（三）循环和非循环光合磷酸化 217

（一）CO固定与核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶 218

五、暗反应：CO2固定 218

（五）光合作用中能量的利用效率 218

（二）Calvin循环 220

（三）CO2固定的调节 222

（一）核酮糖二磷酸加氧酶反应：光呼吸 224

六、光呼吸和C4途径 224

（二）CO2固定的C4途径 225

提要 227

（三）景天酸代谢 227

习题 228

主要参考书目 229

一、脂质的消化、吸收和传送 230

第28章 脂肪酸的分解代谢 230

（二）胆汗盐促进脂类在小肠中被吸收 231

（一）脂肪的消化发生在脂质-水的界面处 231

（一）脂肪酸的活化 232

二、脂肪酸的氧化 232

（三）吸收 232

（二）脂肪酸转入线粒体 233

（三）β氧化 234

（四）脂肪酸氧化是高度的放能过程 238

（二）奇数碳原子脂肪酸的氧化生成丙酰-CoA 240

（一）不饱和脂肪酸的氧化 240

三、不饱和脂肪酸的氧化 240

（一）乙酰-CoA的代谢结局 243

四、酮体 243

（三）脂肪酸还可发生α-或ω-氧化 243

（二）肝脏中酮体的形成 244

（二）磷酸甘油酯是磷脂酸的衍生物 245

（一）膜结构脂类——磷脂和糖脂 245

（三）肝外组织使用酮体作为燃料 245

五、磷脂的代谢 245

（三）磷脂的代谢 247

（一）鞘磷脂 248

六、鞘脂类的代谢 248

（二）鞘糖脂 249

（二）胆固醇的代谢 251

（一）概论 251

七、甾醇的代谢 251

八、脂肪酸代谢的调节 253

（三）激素对脂肪酸代谢的调节 254

（二）心脏中脂肪酸氧化的调节 254

（一）脂肪酸进入线粒体的调控 254

提要 255

（五）长时间膳食的改变导致相关酶水平的调整 255

（四）根据机体代谢需要的调控 255

习题 256

主要参考书目 256

（二）脂肪肝 257

（一）贮存脂肪 257

第29章 脂类的生物合成 257

一、贮存脂肪 257

（一）脂肪酸的生物合成 258

二、脂类的合成 258

（二）其他脂类的生物合成 267

提要 297

主要参考书目 298

习题 298

（一）蛋白质降解的特性 299

一、蛋白质的降解 299

第30章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢 299

（二）蛋白质降解的反应机制 300

（三）机体对外源蛋白质的需要及其消化作用 302

（一）氨基酸的脱氨基作用 303

二、氨基酸分解代谢 303

（三）其他的脱氨基作用 306

（二）氧化脱氨基作用；谷氨酸脱氢酶 306

（四）联合脱氨基作用（transdeamination） 307

（六）氨的命运 308

（五）氨基酸的脱羧基作用 308

（一）尿素循环的发现 310

三、尿素的形成 310

（二）尿素循环 311

（三）尿素循环的调节 313

四、氨基酸碳骨架的氧化途径 314

（一）形成乙酰-CoA的途径 315

（二）α酮戊二酸途径 320

（三）形成琥珀酰-CoA的途径 325

（五）形成草酰乙酸途径 326

（四）形成延胡索酸途径 326

（一）氨基酸与一碳单位 329

六、由氨基酸衍生的其他重要物质 329

五、生糖氨基酸和生酮氨基酸 329

（二）氨基酸与生物活性物质 332

七、氨基酸代谢缺陷症 336

习题 338

提要 338

主要参考书目 339

一、概论 340

第31章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成 340

（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成：L-谷氨酸，L-谷氨酰胺，L-脯氨酸 343

二、脂肪族氨基酸的生物合成 343

（二）天冬氨酸族的生物合成：L-天冬氨酸，L-天冬酰胺，L-甲硫氨酸，L-苏氨酸 347

（四）丝氨酸族的生物合成：L、丝氨酸、L、甘氨酸、L、半胱氨酸的生物合成及固硫作用 353

（三）丙酮酸族的生物合成：L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸 353

（一）苯丙氨酸、酷氨酸及色氮酸的生物合成 356

三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物3合成 356

（二）组氨酸的生物合成 359

（一）通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 361

四、氨基酸生物合成的调节 361

（二）通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成 362

（二）谷胱甘肽9glutathion) 363

（一）氧化氮的形成 363

五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物 363

（三）肌酸（creatine）的生物合成 365

（四）卟啉（porphyrin），血红素（Heme）的生物合成 366

（五）短杆菌肽S(gramicidin S) 372

习题 375

提要 375

（六）D-氨基酸的形成 375

主要参考书目 376

一、生物固氮作用及固氮生物类型 377

第32章 生物固氮 377

（一）根瘤菌与豆科植物根的共生 378

二、固氮酶的结构与功能研究 379

（二）自生固氮微生物 379

（一）自身固氮 382

三、固氮的基因表达调控 382

（二）共生固氮 383

（一）使非豆科植物转变为固氮作物 384

四、生物固氮的基因工程 384

（二）提高现有固氮作物的固氮能力 385

主要参考书目 386

习题 386

提要 386

（一）核酸的解聚作用 387

一、核酸的核甘酸的分解代谢 387

第33章 核酸的降解和核苷酸代谢 387

（三）嘌噙碱的分解 388

（二）核苷酸的降解 388

（四）嘧啶碱的分解 389

（一）嘌噙核糖核苷酸的合成 391

二、核苷酸的生物合成 391

（二）嘧啶核糖核苷酸的合成 396

（三）脱氧核糖核苷酸的合成 398

（一）烟酰胺核苷酸的合成 401

三、辅酶核甘酸的生物合成 401

（三）辅酶A的合成 402

（二）黄素核苷酸的合成 402

习题 404

提要 404

主要参考书目 405

（一）DNA的半保留复制 406

一、DAN的复制 406

第34章 DNA的复制和修复 406

（二）DNA复制的起点和方式 408

（三）DNA聚合反应有关的酶 410

（四）DNA的半不连续复制 418

（五）DNA复制的拓扑性质 419

（六）DNA复制的过程 421

（七）真核生物DNA的复制 424

二、DNA的损伤修复 427

（二）直接修复 428

（一）错配修复 428

（三）切除修复 429

（四）重组修复 430

（五）应急反应（SOS）和易错修复 431

（二）诱变剂的作用 432

（一）突变的类型 432

三、DNA的突变 432

提要 435

（三）诱变剂和致癌剂的检测 435

习题 436

主要参考书目 437

（一）Holliday模型 438

一、同源重组 438

第35章 DNA的重组 438

（二）细菌的基因转移与重组 440

（三）重组有关的酶 441

二、特异位点重组 443

三、转座重组 447

（一）细菌的转座因子 448

（二）真核生物的转座因子 451

提要 452

习题 453

主要参考书目 454

（一）DNA指导的RNA聚合酶 455

一、DNA指导下RNA的合成 455

第36章 RNA的生物合成和加工 455

（二）启动子和转录因子 459

（三）终止子和终止因子 464

（四）转录的调节控制 466

（五）RNA生物合成的抑制剂 469

（一）原核生物中RNA的加工 472

二、RNA的转录后加工 472

（二）真核生物中RNA的一般加工 475

（三）RNA的拼接、编辑和再编码 478

（四）RNA生物功能的多样性 488

（一）RNA的复制 491

三、在RNA指导下RNA和DNA的合成 491

（五）RNA的降解 491

（二）RNA的逆转录 493

（三）逆转座子的种类和作用机制 498

提要 501

主要参考书目 503

习题 503

（一）细胞含有恒定量的DNA 504

一、DNA是遗传信息的携带分子 504

第37章 遗传密码 504

（二）DNA是细菌的转化因子 505

二、RNA传递和加工遗传信息 506

（三）病毒是游离的遗传因子 506

（三）RNA的译码和再编码 507

（二）RNA的编辑 507

（一）RNA的拼接 507

三、遗传密码的破译 508

（一）密码的基本单位 511

四、遗传密码的基本单位 511

（二）密码的简并性 512

（三）密码的变偶性 512

（四）密码的通用性和变异性 513

（五）密码的防错系统 515

提要 515

习题 516

主要参考书目 516

第38章 蛋白质合成及转运 517

一、蛋白质合成的分子基础 518

（一）Mrnaj 是蛋白质合成的模板 519

（二）tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板上 520

（三）核糖体是蛋白质合成的工厂 522

二、翻译的步骤 524

（二）每一个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的氨基酸和与此氨基酸对应的tRNA的特定部位 525

（一）氨酰-tRNA合成酶帮助使氨基酸结合到特定的tRNA上 525

（三）氨酰-tRNA合成酶能够纠正酰化的错误 526

（四）一个特殊的tRNA启动了蛋白质的合成 527

（五）翻译开始于mRNA与核糖体的结合 527

（六）蛋白质因子帮助的蛋白质合成起始 528

（七）在氨基酸的掺入过程中有3个重复的延伸反应 528

（八）核糖体反应中GTP的作用 530

（十）核糖体在翻译中能跳跃式读码 531

（十一）蛋白质合成的抑制剂 531

（九）翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加 531

三、蛋白质的运输及翻译后修饰 533

（一）蛋白质通过其信号肽引导到目的地 533

（二）一些线粒体叶绿体蛋白质是翻译完成后被运输的 534

（三）分泌型的真核蛋白在内质网（ndoplasmic reticulum, ER）内合成 535

（五）大肠杆菌蛋白质在翻译的同时也在被运输 536

提要 536

（四）高尔基体中多肽的糖基化修饰及多肽的分类 536

习题 537

主要参考书目 537

一、细胞代谢的调节网络 538

（一）代谢途径交叉形成网络 538

第39章 细胞代谢与基因表达调控 538

（二）分解代谢和合成代谢的单向性 540

（三）ATP是通用的能量载体 541

（四）NADPH以还原力形式携带能量 541

（五）代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单元以用于生物合成 542

二、酶活性的调节 543

（一）酶促反应的前馈和反馈 544

（二）产能反应与需能反应的调节 545

（三）酶活性的特异激活剂和抑制剂 547

（四）蛋白酶解对酶活性的影响 548

（五）酶的共价修饰与连续激活 548

三、细胞结构对代谢途径的分隔控制 550

（一）细胞结构和酶的空间分布 550

（二）细胞膜结构对代谢的调节和控制作用 552

四、细胞信号传递系统 554

（一）门控离子通道和神经信号的传导 554

（三）蛋白质的定位控制 554

（二）激素和递质受体的信号转导系统 556

（三）细胞增殖的调节 559

五、基因表达的调节 561

（一）原核生物基因表达的调节 561

（二）真核生物基因表达的调节 570

提要 577

习题 579

主要参考书目 579

一、DNA克隆的基本原理 580

（一）DNA限制酶与连接酶 580

第40章 基因工程及蛋白质工程 580

（二）分子克隆的载体与宿主系统 582

（三）外源基因导入宿主细胞 587

二、基因的分离、合成和测序 588

（一）基因文库的构建 589

（二）cDNA文库的构建 590

（三）克隆基因的分离与鉴定 592

（四）聚合酶链式反应扩增基因 595

（五）DNA的化学合成 598

（六）基因定位诱变 598

（七）DNA序列的测定 600

（一）基因表达的控制元件 602

（二）非融合蛋白和融合蛋白的表达 602

三、克隆基因的表达 602

（三）外源基因在真核细胞中的表达 603

四、蛋白质工程 607

（一）蛋白质的分子设计和改造 607

（二）蛋白质的实验进化 608

（三）蛋白质工程的进展 608

五、基因工程的应用与展望 611

（一）基因工程开辟了生物学研究的新纪元 611

（二）基因工程促进了生物技术产业的兴起 612

（三）基因工程研究的展望 613

提要 614

习题 615

主要参考书目 616

生化名词英汉对照 617

常用生化名词缩写 657

名词索引 667