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第一章 生物分子概论 1

第一节 概述 1

一、生物分子是生物特有的有机化合物 1

二、生物分子具有复杂有序的结构 1

三、生物结构具有特殊的层次 1

四、生物分子都行使专一的功能 2

五、代谢是生物分子存在的条件 2

六、生物分子体系有自我复制的能力 2

七、生物分子能够人工合成 2

第二节 生物元素 2

一、主要生物元素都是轻元素 2

二、碳氢氧氮硫磷是生物分子的基本素材 2

三、无机生物元素也都有各自的功用 4

第三节 生物分子中的作用力 4

一、两类不同水平的作用力 4

二、共价健是生物分子的基本形成力 5

三、非共价相互作用是生物高层次结构主要作用力 7

第四节 生物分子低层次结构的同一性 9

一、碳架是生物分子结构的基础 9

二、官能团限定分子的性质 9

三、杂环集碳架和官能团于一体 10

四、异构现象丰富了分子结构的多样性 11

第五节 生物分子高层次结构的同一性 14

一、生物大分子又称生物多聚物 14

二、生物大分子具有多级结构 15

三、一级结构按照模板指导组装原则合成 15

四、高级结构按照自我组装原则形成 15

五、生物大分子按照互补性原则相结合 15

第二章 蛋白质的结构与功能 16

第一节 概论 16

一、蛋白质是由氨基酸构成的生物大分子 16

二、蛋白质的功能广泛多样 16

三、蛋白质的分类 17

第二节 氨基酸 17

一、20种氨基酸构成蛋白质 17

二、氨基酸按侧链有无极性分类 19

三、氨基酸的重要性质 21

第三节 蛋白质的分子结构 22

一、蛋白质结构的多层次性 22

二、蛋白质的一级结构 22

三、蛋白质的二级结构 24

四、蛋白质的三级结构 25

五、蛋白质的四级结构 27

第四节 蛋白质分子结构与功能的关系 28

一、氨基酸序列改变导致蛋白质功能变化 28

二、化学修饰导致蛋白质结构功能变化 28

三、变构效应物诱导蛋白质结构功能变化 28

四、亚基聚合导致蛋白质结构功能变化 29

第五节 蛋白质的高分子性质 29

一、蛋白质溶液的胶体性质 29

二、蛋白质是两性电解质 29

三、蛋白质变性 30

第三章 核酸的结构与功能 32

第一节 概述 32

一、核酸是由核苷酸构成的生物大分子 32

二、核酸分为DNA和RNA两类 32

三、DNA是遗传物质 32

四、RNA参与蛋白质的合成 32

第二节 核苷酸 32

一、核苷酸由三类分子片段组成 32

二、戊糖借β糖苷键与碱基构成核苷 33

三、核苷借酯键与磷酸构成核苷酸 33

四、碱基、核苷、核苷酸有统一的缩写符号 33

第三节 DNA的结构 34

一、DNA的一级结构 34

二、DNA的二级结构 35

三、DNA的三级结构 38

第四节 RNA结构 40

一、RNA的组成结构与DNA有显著不同 40

二、转运RNA 40

三、核糖体RNA 42

四、信使RNA 43

第五节 核酸的理化性质 44

一、DNA溶液有极高的粘度 44

二、核酸的密度很高 44

三、核酸在260nm处有紫外吸收峰 44

四、双螺旋DNA可以变性 44

第四章 糖的结构与功能 46

第一节 概述 46

一、糖是多羟基羰基化合物 46

二、糖的分类 46

三、糖的分布与功能 47

第二节 单糖 47

一、单糖的结构 47

二、重要的单糖 49

第三节 糖苷键、糖苷与糖链 51

一、糖苷键与糖苷 51

二、聚糖链 51

第四节 寡糖和多糖 52

一、寡糖 52

二、多糖 53

第五节 结合糖 55

一、糖蛋白 55

二、蛋白聚糖 56

第五章 脂质的结构与功能 57

第一节 概述 57

一、脂质是脂溶性生物分子 57

二、脂质按分子组成分类 57

三、脂质的分布与功能 57

第二节 脂酸、甘油、鞘氨醇 58

一、脂酸 58

二、甘油 60

三、鞘氨醇 61

第三节 三酰甘油 61

一、三酰甘油的组成不均一 61

二、三酰甘油是脂酸的贮备和运送形式 61

第四节 复合脂 62

一、复合脂有着相似的分子设计 62

二、甘油磷脂的母体是磷脂酸 62

三、鞘磷脂的母体是磷酸神经酰胺 64

四、糖鞘脂 65

五、甘油糖脂 65

第五节 类固醇 66

一、类固醇是环戊烷全氢菲衍生物 66

二、胆固醇是高等动物的主要类固醇 66

三、胆固醇的生物功能 67

第六节 脂质的超分子结构 67

一、极性脂在水中形成超分子结构 67

二、脂单分子层围成微团 67

三、脂双分子层围成脂质体 68

四、脂质构成生物膜的液态基质 68

第六章 酶 70

第一节 概述 70

一、酶是具有催化活性的蛋白质 70

二、酶的命名与分类 71

三、酶反应速度、活力、比活、转换值 72

第二节 酶分子 72

一、酶分子的组成与结构 72

二、酶的活性中心 73

三、同工酶分工不同 74

第三节 酶的催化机理 75

一、酶降低反应的活化能 75

二、酶反应始于酶-底物复合物形成 75

三、酶与底物结合是诱导契合过程 75

四、酶的催化机理 76

第四节 影响酶促反应速度的因素 77

一、酶反应速度与酶浓度成正比 77

二、酶反应速度与底物浓度有定量关系 77

三、酶反应受温度的双重影响 78

四、酶有最适pH 79

五、酶的抑制剂 79

六、酶的激活剂 80

第五节 酶的调节 81

一、酶的功能受到粗调与细调 81

二、对酶活性的调节--细调节 81

三、酶数量的调节--粗调节 82

第七章 维生素 83

第一节 概述 83

一、概念 83

二、维生素分为脂溶性和水溶性两大类 83

三、维生素有不同的命名系统 83

四、人体通过几种途径获取维生素 83

五、需要量、缺乏病、过多症 84

六、维生素大都参与生物活性分子构成 84

第二节 脂溶性维生素 84

一、维生素A 84

二、维生素D 85

三、维生素E 86

四、维生素K 86

第三节 水溶性维生素 87

一、硫胺素 87

二、核黄素 87

三、尼克酰胺 88

四、吡哆素 89

五、泛酸 90

六、生物素 91

七、叶酸 91

八、维生素B12 92

九、抗坏血酸 93

第八章 激素 95

第一节 概述 95

一、激素是内分泌细胞产生的化学信号分子 95

二、激素可按化学本质分类 95

三、激素具有突出的作用特点 97

第二节 激素的作用机理 98

一、激素-细胞表面受体-第二信使模式 98

二、激素-细胞内受体-基因表达模式 100

第三节 激素的合成、贮存、释放和灭活 101

一、激素的合成 101

二、激素的贮存和释放 104

三、激素的运输 104

四、激素的灭活 104

第九章 物质代谢概论 105

第一节 概述 105

一、代谢是生命的基本特征 105

二、代谢通过代谢途径完成 105

第二节 代谢途径的同一性 105

一、代谢途径是不平衡的稳态体系 105

二、代谢途径的形式多样 105

三、代谢途径有确定的细胞定位 106

四、代谢途径相互沟通 106

五、代谢途径间有能量关联 107

六、关键酶限制代谢途径的流量 107

第三节 代谢反应类型 107

一、氧化还原反应 107

二、基团转移反应 108

三、水解反应 108

四、裂合反应 108

五、异构反应 109

六、连接反应 109

第四节 合成代谢的同一性 109

一、合成代谢有阶段性和趋异性 109

二、合成代谢有营养依赖性 110

三、合成代谢需要能量推动 110

四、合成生物大分子的信息来自先在生物分子 111

第五节 分解代谢的同一性 111

一、分解代谢有阶段性和趋同性 111

二、第一阶段生物大分子被水解为构件分子 111

三、第二阶段构件分子被氧化成乙辅酶酰A 112

四、第三阶段乙酰辅酶A进入三羧酸循环 113

五、分解代谢有供能意义 116

第十章 氧化磷酸化 117

第一节 生物能学 117

一、生物能学研讨体内化学能的释放、保存、利用 117

二、ATP是生物自由能的流通手段 117

三、标准还原电位与反应自由能变化 119

第二节 真核生物氧化磷酸化在线粒体中进行 120

一、线粒体是真核细胞的动力装置 120

二、线粒体是生物氧化的中心场所 120

三、线粒体内膜上装备着多种运送系统 120

第三节 呼吸链 121

一、真核生物呼吸链装配在线粒体内膜中 121

二、呼吸链由4种酶复合体和2种可移动电了载体组成 121

三、电子载体依照一定顺序传递电子 122

四、呼吸链有3个磷酸化偶联部位 122

五、呼吸抑制剂阻断电子传递 122

第四节 氧化磷酸化的机理 123

一、化学渗透学说 123

二、H+-ATP酶 124

三、H+-ATP酶抑制剂和解偶联剂 124

四、氧化磷酸化受ADP水平调控 124

五、线粒体外NADH所携带的还原能力通过穿梭系统输入线粒体 124

第十一章 糖代谢 126

第一节 糖的动态平衡 126

一、糖有很高的代谢率 126

二、糖以单糖的形式被吸收和运送 126

三、糖原贮量随进食周期波动 127

四、血糖水平相对衡定 127

第二节 糖的分解代谢 128

一、有氧氧化途径 128

二、糖酵解 131

三、磷酸戊糖途径是葡萄糖分解代谢的支路 132

第三节 糖异生 133

一、通过糖异生途径重新合成葡萄糖 133

二、糖异生是糖酵解的相反过程 133

三、糖异生是补充血糖的重要途径 134

四、糖异生的调节 134

第四节 糖原代谢 135

一、糖原合成 135

二、糖原分解 136

三、调节 137

第十二章 脂代谢 138

第一节 脂质的动态平衡 138

一、脂质的贮量大代谢率低 138

二、脂质乳化成微团被消化吸收 138

三、脂库脂的贮存与动用 140

四、血浆脂蛋白是脂的运送形式 140

第二节 三酰甘油的代谢 145

一、分解代谢 145

二、合成代谢 149

三、脂酸与三酰甘油代谢的调节 153

第三节 类脂代谢 155

一、磷脂代谢 155

二、胆固醇代谢 159

第十三章 氨基酸代谢 160

第一节 氨基酸的动态平衡 160

一、氨基酸代谢池的容量小更新快 160

二、氨基酸的来源和去路 160

三、血浆氨基酸是氨基酸及氨的转运形式 161

第二节 氨基酸的营养必需性 162

一、蛋白质的营养价值 162

二、氮平衡描述氨基酸的收支关系 162

三、蛋白质需要量 162

第三节 氨基酸的分解代谢 163

一、氨基酸脱氨进入分解代谢 163

二、氨基酸以不同方式脱氨 163

三、氨的代谢 166

四、α-酮酸的代谢 168

五、一些氨基酸分解提供一碳单位 169

第四节 非必需氨基酸合成 170

第五节 血红素代谢 171

一、血红素是血红素蛋白辅基 171

二、用甘氨酸、琥珀酰辅酶A和Fe2+合成血红素 171

三、血红素分解产生胆色素 172

第十四章 核苷酸代谢 175

第一节 概述 175

一、核苷酸有多种功能 175

二、核苷酸没有供能意义 175

三、核苷酸没有营养必需性 175

第二节 合成代谢 176

一、从头合成途径 176

二、补救途径 182

三、核苷酸合成的调节 182

第三节 分解代谢 184

一、嘌呤核苷酸的分解代谢 184

二、嘧啶核苷酸的分解代谢 185

第十五章 遗传信息传递概论 187

第一节 DNA是遗传物质 187

一、遗传信息是决定生物表型的密码指令 187

二、遗传物质必备的条件 187

三、DNA是遗传物质 187

四、基因是DNA的功能单位 188

第二节 遗传信息传递的方向 188

一、中心法则描述遗传信息的传递方向 188

二、DNA通过信使指导蛋白质合成 189

第三节 遗传信息传递的机制 189

一、遗传信息传递是模板指导合成 189

二、遗传信息传递必需保真 190

三、遗传信息传递受到严格的调控 190

四、进化了复杂的基因复制和表达操作系统 190

五、信息分子合成都经过起始、延长、终止三个阶段 190

第十六章 DNA复制 192

第一节 复制机理 192

一、DNA复制是半保留的 192

二、复制始于特定起点 192

三、复制是双向的，链聚合是单向的 192

四、半不连续复制使DNA两条链得以同向成长 193

五、DNA复制中的拓扑学问题 193

第二节 DNA复制酶类与蛋白因子 193

一、DNA聚合酶催化5 -3 聚合反应 194

二、引物酶催化RNA引物合成 195

三、DNA连接酶催化切口连接 195

四、解链酶催化双螺旋解链 196

五、拓扑异构酶改变DNA双螺旋绕数 196

六、单链DNA结合蛋白稳定单链结构 196

第三节 原核生物DNA复制 197

一、引发 197

二、链的合成 197

三、终止 198

第四节 真核生物DNA复制 198

一、真核生物DNA采用多起点复制 199

二、真核生物DNA在S期复制 199

三、真核生物有多种DNA聚合酶 199

四、真核生物DNA复制的引物长岗崎片段短 199

五、真核生物DNA复制与染色体蛋白合成同步 199

第五节 DNA复制的保真度 199

一、原核DNA聚合酶的3 -5 外切活性有校对功能 199

二、用RNA作引物也有保真意义 200

三、不用3 -5 方向聚合反应有利校正差错 200

第六节 DNA复制的调控 200

第十七章 转录 201

第一节 转录机理 201

一、转录结构基因的有意义链 201

二、转录单位有特定的起止点 201

三、转录不需要引物和解链解旋系统 202

四、稳定RNA都需要转录后加工 202

第二节 RNA聚合酶 202

一、原核生物只有一种RNA聚合酶 202

二、真核生物有多种RNA聚合酶和转录因子 202

第三节 原核生物转录 203

一、起始 203

二、延长 204

三、终止 205

四、调控 205

第四节 真核生物转录 207

一、真核生物转录与原核生物转录比较 207

二、真核生物转录的调控 208

第五节 转录后加工 209

一、原核生物转录后加工 209

二、真核生物转录后加工 209

第十八章 翻译 213

第一节 概述 213

一、翻译比复制转录都复杂 213

二、参与翻译的生物分子不下200种 213

第二节 遗传密码 215

一、遗传密码是记载在DNA序列中的遗传信息 215

二、遗传密码的特性 215

第三节 氨基酰tRNA合成 216

一、合成蛋白质以氨基酰tRNA为氨基酸供体 216

二、氨基酸tRNA连接酶催化二步反应 216

第四节 原核生物蛋白质合成 217

一、起始 217

二、延长 219

三、终止 220

第五节 真核生物蛋白质合成 220

一、真核生物与原核生物翻译的比较 220

二、真核生物翻译的调控 220

第六节 翻译后加工 222

一、肽链折迭 222

二、主链剪切 222

三、二硫键形成 222

四、侧链修饰 222

五、非肽链成分的结合 222

六、亚基缔合 223

第七节 蛋白质合成抑制物 223

一、抗生素类蛋白质合成抑制物 223

二、蛋白类翻译抑制物 223

第十九章 修复、突变、重组 225

第一节 概述 225

一、修复、突变、重组与遗传、变异 225

二、修复、突变、重组三者密切相关 225

第二节 DNA修复 225

一、修复是必不可少的 225

二、概念类型与机理 226

第三节 突变 227

一、概念与类型 227

二、突变机理 229

三、突变的意义与危害 231

第四节 重组 231

一、概念与类型 231

二、意义与效应 233

第二十章 基因工程简介 235

第一节 前言 235

一、基因工程是体外DNA重组技术 235

二、基因工程改变生物遗传性状 235

三、基因工程的基本程序 236

第二节 基因工程的基本操作 236

一、制取目的DNA 236

二、选用适当的运载体 237

三、体外重组 237

四、引入细胞 240

五、筛选 240

第三节 应用 241

一、基因工程掀起了新的技术革命 241

二、基因工程是生命科学研究的重要工具 241

三、基因工程在医学中的应用 241

第二十一章 水 244

第一节 水是生物体最重要的无机成分 244

一、水是构成细胞内外液的主要部分 244

二、水是生命的介质 244

第二节 水的生物学重要性基于它的极性 245

一、水是偶极分子 245

二、水分子借氢键形成有序的高分子结构 246

第三节 水的溶剂性质 246

一、离子或偶极子型溶质-水系统 246

二、双溶性分子-水系统 246

三、非极性分子-水系统 246

四、生物大分子-水系统 246

第四节 水的平衡与渗透效应 246

一、水的摄入量与排出量保持平衡 247

二、各部分体液间保持水的平衡 247

三、渗透效应是影响体液平衡的重要因素 247

第五节 酸碱平衡与缓冲效应 249

一、酸碱的获得量与排出量保持平衡 250

二、缓冲效应遏制酸碱改变体液的pH值 250

三、共轭酸碱构成缓冲体系 251

四、重要的生物缓冲对 253

第二十二章 无机盐 254

第一节 概述 254

一、无机盐泛指水以外的无机成分 254

二、无机生物元素的存在形式不一，功能各异 254

三、必须保持无机生物元素的代谢平衡 254

第二节 钙磷镁代谢 255

一、分布、吸收、排出 255

二、功能 256

三、动态平衡及其调控 257

第三节 钾钠氯代谢 259

一、分布、吸收、排出 259

二、功能 259

三、钾钠氯平衡的调节 260

第四节 微量元素 261

一、铁 261

二、锌 261

三、铜 262

四、氟 262

五、碘 262

六、硒 263

七、其他微量元素 263

附录 265