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第四篇 核酸和蛋白质的代谢 1

第十八章 核酸和核蛋白的结构 2

核苷酸——核酸的结构单元 2

DNA的结构特点 5

双螺旋结构的构象变异 10

DNA超螺旋 14

变性和复性 18

复性速率和顺序异质性 20

核蛋白复合物 24

DNA和调节蛋白之间的相互作用 24

核组蛋白和染色质 25

RNA的结构特点 28

选读材料 31

第十九章 核苷酸的代谢 32

核糖和其他戊糖的合成 32

嘌呤核苷酸的合成 35

腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸的合成 36

嘧啶核苷酸的合成 38

尿苷酸的合成 40

胞苷三磷酸的合成 41

脱氧核糖核苷酸的生物合成 42

胸苷酸的生物合成 43

dUMP的合成 43

从碱基合成核苷单磷酸（补救途径） 44

胸苷酸的合成 44

嘌呤磷酸核糖转移酶 44

嘧啶转变为单核苷酸 46

核苷单磷酸转变为二磷酸和三磷酸 46

核苷单磷酸激酶 47

核苷二磷酸激酶 47

核苷酸合成的抑制剂 47

核苷酸辅酶的生物合成 49

3′,5′-环化腺苷酸（CyclicAMP或cAMP） 52

合成特殊的核苷酸在代谢中起调节作用 52

3′,5′-环化鸟苷酸（CyclicGMP或cGMP） 53

鸟苷-5′-二磷酸-3′-二磷酸（ppGpp）和鸟苷-5′-三磷酸-3′-二磷酸（pppGpp） 54

二腺苷-5′,5″-P1,P4-四磷酸（A5′pppp5′A或Ap4A） 55

pppA2′p5′A2′p5′A（“Two-FiveA”） 56

摄入核苷酸的分解代谢 57

核苷酸的分解代谢 57

嘌呤的分解代谢 57

核苷酸代谢的调节 59

嘧啶的分解代谢 59

嘌呤生物合成的调节 60

嘧啶生物合成的调节 61

核苷酸还原（反应）的调节 62

核苷酸生物合成途径中的互相沟通 62

细胞内的核苷酸库 64

T-偶数噬菌体对核苷酸代谢的影响 65

选读材料 65

DNA的合成 66

第二十章 DNA的代谢 66

DNA的代谢 66

5-磷酸-α-D-核糖-1-焦磷酸（PRPP）的合成 84

次黄嘌呤单核苷酸（IMP）的合成 85

DNA的降解和变性 90

DNA的修复 94

DNA的重组 96

DNA操作 97

化学合成 97

DNA顺序分析 99

重组DNA的构建 103

DNA文库的构建 105

定向诱变 108

选读材料 109

不同类型的RNA 110

第二十一章 RNA的代谢 110

信使RNA 111

核糖体RNA 111

转移RNA 112

其他RNA 112

依赖于DNA的RNA合成 114

总的反应 114

RNA聚合酶 115

转录的步骤 118

真核生物的转录 124

RNA聚合酶 124

真核生物和原核生物转录的比较 125

其他RNA的合成 126

聚合酶类 127

RNA病毒中依赖于RNA的RNA 127

DNA引发酶 127

病毒诱导的RNA聚合酶类 127

3′-末端加成酶 128

多核苷酸磷酸化酶 128

T4噬菌体诱导的RNA连接酶 128

RNA的转录后修饰和加工 129

tRNA的加工和修饰 129

核糖体RNA的加工 131

信使RNA的修饰和加工 132

类病毒可能起源于内含子并且干扰剪接 137

核糖核酸酶对RNA的降解作用 137

RNA代谢的抑制剂 138

能而起作用的抑制剂 139

通过与DNA非共价结合及阻断模板功 139

与DNA旋转酶结合及抑制其活性的抑制剂 140

与RNA聚合酶结合的抑制剂选读材料 140

第二十二章 氨基酸的生物合成 142

氨基酸的生物合成族 142

氨转变为氨基 144

α-酮戊二酸的直接胺化 144

L-谷氨酰胺的形成 145

通过L-谷氨酰胺的酰胺基使 146

α-酮戊二酸胺化 146

由其他形式的无机氮形成氨 147

氮的固定 147

脯氨酸的生物合成 148

硝酸盐和亚硝酸盐的还原反应 148

谷氨酸族中其他氨基酸的生物合成 148

精氨酸的生物合成 150

真菌中L-赖氨酸的生物合成 150

丝氨酸族氨基酸的生物合成和硫的固定 151

丝氨酸的生物合成 151

半胱氨酸的生物合成 153

天冬氨酸族氨基酸的生物合成 154

天冬氨酸的生物合成 155

天冬酰胺的生物合成 156

天冬氨酸族的共同途径 156

甲硫氨酸的生物合成 158

细菌和植物中L-赖氨酸的合成途径 158

甘氨酸的生物合成 158

苏氨酸的生物合成 160

异亮氨酸的生物合成 162

天冬氨酸族合成的共同途径中碳流的调节 162

丙酮酸族氨基酸的生物合成 163

丙氨酸的生物合成 163

异亮氨酸和缬氨酸的生物合成 164

亮氨酸的生物合成 166

芳香族氨基酸的合成 167

分支酸的生物合成：共同的芳香族途径 167

苯丙氨酸和酪氨酸的生物合成 167

色氨酸的生物合成 167

组氨酸的生物合成 172

芳香族氨基酸族共同途径和苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸特殊途径中的碳流调节 172

氨基酸生物合成的调节 173

控制酶活性的方式 173

控制酶量的方式 178

非蛋白质性氨基酸 180

微生物产物中的D-氨基酸 180

D-氨基酸的形成 181

天然存在的氨基酸类似物 181

选读材料 183

第二十三章 氨基酸的利用 184

氨基酸转变为其他氨基酸和代谢物 184

“必需”氨基酸和“非必需”氨基酸 184

谷胱甘肽及其生理作用 186

氨基酸转变为具生物活性的胺 186

卟啉的生物合成 186

短杆菌肽的生物合成 189

肌酸的形成 191

由氨基酸产生的其他重要代谢物 191

氨基酸的降解 192

氨基酸作为碳源和能源 192

氨基酸作为氮源 193

氨基酸降解中的某些基本反应 193

氨基酸降解的某些特殊途径 194

作为氨基运载体的谷氨酸 194

甲硫氨酸 194

精氨酸 195

芳香族氨基酸的分解代谢 196

氨基酸分解所得氮的去路 204

海生动物板鳃鱼类和无脊椎动物中尿素的形成 205

人类氨基酸分解代谢的先天性障碍 205

动物肝脏中尿素的形成 205

氨基酸分解的调节 207

微生物中诱导形成氨基酸分解代谢酶类时碳和能量的控制 207

微生物中诱导形成氨基酸分解代谢酶类时的氮供应控制 208

既不受碳也不受氮阻遏的氨基酸分解代谢酶 208

动物中氨基酸分解代谢酶的调节 208

选读材料 210

遗传密码 213

由人工合成的、顺序随机的多核苷酸进行的编码 213

第二十四章 遗传密码？ 213

由确定顺序的核苷酸三联体进行的编码 215

由人工合成的、顺序重复的多核苷酸进行的编码 215

起始和终止三联体的鉴定 216

密码子的分配 217

氨基酸与接合体的连接：氨酰-tRNA的结构和酶学 218

tRNA结构的通性 218

一级结构和二级结构 218

三级结构 220

tRNA中存在的稀有碱基 220

氨基酸与tRNA连接的机制 221

反密码子决定氨酰-tRNA的参入专一性 222

合成酶识别氨基酸和tRNA中微细结构的差别 222

大部分氨基酸有多个tRNA和多个密码子 223

合成酶可把氨基酸连接在末端2′-和3′-羟基的任何一个或者两个羟基上 223

密码子3′末端碱基可以“摆动” 224

在较高等的生物中，不同的细胞常具有不同的tRNA 225

？利用特定tRNA起始蛋白质的合成 225

遗传密码仅仅是半通用的 226

蛋白质合成的场所：核糖体的结构和装配 228

核糖体的大小和成分 228

所有核糖体都由两个亚基组成 229

核糖体RNA 229

核糖体蛋白质 229

核糖体各组分中功能的确定 230

核糖体组分的三维排列 231

核糖体的装配 232

选读材料 233

第二十五章 蛋白质合成的机制 234

从基因到活化基因的产物：各种反应 234

蛋白质合成系统的剖析 234

蛋白质合成的速度 236

翻译的极性 236

新生的蛋白质总是与tRNA相结合的 237

核糖体必须结合两个tRNA 237

蛋白质合成的起始 238

所有的蛋白质都以甲硫氨酸开始 238

起始随着终止而开始 238

起始反应的通性 238

碱基配对帮助起始密码子排列在细菌核糖体上 239

真核生物核糖体在第一个AUG顺序上 240

起始 240

原核生物的起始因子 240

真核生物的起始因子 241

蛋白质合成的延伸步骤 242

氨酰-tRNA的结合 242

肽键的形成：转肽作用 244

嘌呤霉素的反应 245

核糖体沿着mRNA的移动：转位 246

蛋白质合成的终止 246

蛋白质合成终止的机制：释放反应 247

无义突变的抑制 248

GTP在核糖体反应中的作用 249

蛋白质合成的抑制剂 249

氨基糖苷类 250

四环素类 250

氯霉素 251

白喉毒素 251

蛋白质的翻译后修饰 252

三维结构 253

蛋白质中氨基酸的共价修饰 253

蛋白质的蛋白水解加工 254

细胞内蛋白质的降解 255

蛋白质的分解和酶水平的调节 255

异常蛋白质的选择性降解 257

依赖于ATP的蛋白质分解途径 258

在溶酶体中蛋白质的分解 260

微生物中总的蛋白质分解的调节 261

核糖体蛋白质的合成是通过反馈抑制协调的 262

翻译的调控 262

“魔斑”核苷酸的调节 263

血红素对血红蛋白合成的调节 263

干扰素影响翻译 263

不是所有真核生物的信使都与核糖体结合 264

选读材料 264

第二十六章 微生物中的基因表达 266

大肠杆菌是原核的原生生物 266

起始过程的基本进行方式 267

转录起始的调节 268

lac操纵子和某些与分解代谢有关的其他基因 268

氨基酸生物合成的调节 282

RNA聚合酶亚基和核糖体蛋白质的基因的调控 287

酿酒酵母——一种真核原生生物 291

半乳糖代谢和分解代谢的某些其他同题 293

核糖体合成的调节 295

酵母菌中接合类型的确定 295

选读材料 297

第五篇 300

专题 300

第二十七章 λ噬菌体的分子生物学 300

λ感染的早期进程 300

λ的发育 301

λ的遗传体系 302

病毒突变型 302

溶菌生长的进程 303

互补作用 303

N和cro基因最先得到表达 304

转录终止往往对寄主Rho蛋白敏感 305

转录终止子的活性也可能受该转录物翻译状况的影响 306

N基因产物是抗终止因子 306

pL操纵子控制的早期基因 309

pR操纵子控制的早期基因 310

DNA复制 311

晚期基因表达受λ的Q基因产物的正调节控制 312

溶源途径 313

原噬菌体状态的维持和cI基因表达的调控 316

诱导是从cI阻遏物的破坏开始的 317

原噬菌体的诱导 317

cro阻遏物的作用是诱导的早期阶段所必需的 318

噬菌体整合和切离包含位点特异的重组过程 318

选读材料 321

第二十八章 动物病毒的生物化学 323

动物病毒的多样性 323

动物病毒所用的策略 325

病毒基因的表达 326

在细胞核中复制的DNA病毒 326

在细胞质中复制的DNA病毒 326

含有正极性单链RNA基因组的一般RNA病毒 326

双链RNA基因组和负链RNA病毒 326

腺病毒 327

许可周期 327

逆转病毒 327

通过剪接控制基因的表达 331

DNA合成 332

装配 333

总结 333

乳多空病毒：SV40和多瘤病毒基因组的结构 333

早期区域 334

晚期区域 334

调控区 336

裂解周期 337

腺病毒、多瘤病毒和SV40的转化作用 340

被转化的表型 340

转化期间发生的事件 340

整合 342

被整合病毒DNA顺序的扩大和缩小 343

病毒基因在转化细胞中的表达 344

早期病毒蛋白在SV40转化细胞转化过程中的作用 345

多瘤病毒转化的细胞 345

腺病毒转化的细胞 346

转化的分子基础 346

细小RNA病毒 346

脊髓灰质炎病毒颗粒的结构 347

感染周期 347

抑制细胞RNA和蛋白质的合成 348

病毒RNA的复制 349

装配 350

正粘病毒 350

血细胞凝集素、抗原性漂离和抗原性转变 351

流感病毒颗粒 351

神经氨酸苷酶 352

被膜里面 352

病毒基因组 353

转录 353

复制 354

调节 354

装配 355

逆转病毒 355

复制周期 358

病毒颗粒的成熟 361

逆转病毒的恶性转化作用 362

内源性病毒 362

选读材料 363

第二十九章 激素作用 364

激素的作用是以受体为媒介的 364

激素的合成 370

甾体激素是由胆固醇逐步移去碳原子并羟化而衍生出来的 370

睾酮既是激素又是激素原 371

维生素D是激素1,25-二羟维生素D3的前体 373

儿茶酚胺从酪氨酸合成并贮存在颗粒中 373

多肽激素是以前体形式合成的 376

甲状腺激素类由碘化甲状腺球蛋白衍生 378

血液中激素浓度的调节 380

激素与受体的相互作用 380

激动剂和拮抗剂 380

许多激素活化腺苷酸环化酶 383

用亲和技术鉴定和纯化激素受体 383

膜受体 383

三种膜蛋白把细胞外的激素结合转换为细胞内cAMP的生产 384

GTP结合蛋白的活化是许多膜受体的最初作用点 386

GTP结合蛋白是由霍乱毒素活化的 386

膜受体作用的其他机制 386

激素效应的调节作用 388

脱敏作用，使细胞对肾上腺素的最大反应是短暂的 389

多肽激素受体的长期活化导致它们的内移和降解 389

胰岛素受体的下降调节作用与肥胖症有关 390

甾体激素和甲状腺激素受体 390

甾体激素受体和甲状腺激素受体调节特定基因的转录 392

对甾体激素反应性能的调节 395

内分泌疾病 396

生长因子 396

激素生成过量 397

激素生成不足 397

靶细胞的不敏感性 397

干扰素 397

无脊椎动物提供了研究激素控制发育的模式系统 399

植物激素控制细胞生长和分化 401

选读材料 403

第三十章 神经传递 405

神经冲动的传播 405

静息膜电位 406

动作电位及其传播 407

神经细胞膜的K＋通道和Na＋通道 410

Na＋通道的作用机制 412

突触传递：乙酰胆碱 414

其他神经递质 415

乙酰胆碱受体 419

选读材料 420

第三十一章 视觉和其他与光有关的反应视觉 422

在视干细胞和视锥细胞的膜中所发现的视色素 422

由视蛋白上结合11-顺视黄醛所组成的视紫红质 423

光使视紫红质的视黄醛异构化成全反式 425

通过吸收光谱的变化能检出视紫红质的转变 425

视黄醛的异构化引起视蛋白其他基团的移动 426

光子的吸收引起细胞质膜Na＋电导的变化 428

鸟嘌呤核苷酸可介导光的效应 429

另一种可扩散的递质可能是Ca2＋ 430

视紫红质能在圆盘膜内移动 431

细菌视紫红质 432

昼夜节律和光敏素 433

生物发光 434

核酸的光损伤和修复 436

选读材料 437

第三十二章 生命的起源 438

生命是什么？ 438

基本的假设 439

化学进化的可能阶段 440

银河系和太阳系的形成 440

星际分子 441

陨星 441

宇宙化学 441

慧星 442

原始地球的大气 443

生命的古老形式 444

生物单体的合成 445

氨基酸 446

核酸的碱基 447

糖 449

核苷和核苷酸 450

脂质 452

辅酶 453

缩合剂 454

生物合成途径作为前生物的化学指南 457

旋光度的起源 458

丰富的元素 458

生物单体的聚合 460

最初的遗传物质 460

多核苷酸：非模板反应 461

多核苷酸：模板反应 462

早期多核苷酸和2′,5′-键 465

DNA以前的RNA 466

多肽 467

多核苷酸和多肽的共同进化：转译的起源 468

膜和室 474

脂质小泡能作为最早的细胞吗？ 474

原始地球上的催化作用 475

早期生命的生物化学 476

选读材料 478