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1 绪论 1

1.1 生物化学的研究范围 1

1.1.1　生物体的化学组成 1

1.1.2　生物体的物质代谢、能量转换和代谢调节 1

1.1.3　生物体的信息代谢 2

1.2 生物化学的发展简史 2

1.3 生物化学与其他学科的关系 4

1.4 生物化学的应用和发展前景 5

2　核酸的结构与功能 7

2.1　核酸的种类和化学组成 7

2.1.1　核酸的种类和分布 7

2.1.2　核酸的化学组成 9

2.1.3　核酸的生物学功能 13

2.2　核酸的结构 15

2.2.1　核酸的一级结构 15

2.2.2 DNA的二级结构 18

2.2.3 DNA的高级结构 23

2.2.4 RNA的结构 24

2.3　核酸的理化性质及其应用 29

2.3.1　核酸的一般性质 29

2.3.2　核酸的紫外吸收性质 29

2.3.3　核酸的变性与复性 30

2.3.4　分子杂交 31

3　蛋白质化学 32

3.1　氨基酸 33

3.1.1　蛋白质氨基酸的结构及分类 33

3.1.2　氨基酸的理化性质 35

3.2 肽 38

3.2.1 肽和肽链的结构及命名 39

3.2.2　重要的天然寡肽 39

3.3　蛋白质的分子结构 40

3.3.1　蛋白质的一级结构 40

3.3.2　蛋白质的构象和维持构象的作用力 42

3.3.3　蛋白质的二级结构 44

3.3.4　蛋白质的三级结构 49

3.3.5　蛋白质的四级结构 51

3.4 蛋白质结构与功能的关系 52

3.4.1　一级结构与功能的关系 52

3.4.2　空间结构与功能的关系 54

3.5　蛋白质的重要性质 58

3.5.1　蛋白质的两性解离及等电点 58

3.5.2　蛋白质的胶体性质 59

3.5.3　蛋白质的相对分子质量 60

3.5.4　蛋白质的沉淀反应 62

3.5.5　蛋白质的变性与复性 63

3.5.6　蛋白质的紫外吸收与显色反应 64

3.6　蛋白质的分类 64

3.6.1　简单蛋白质 65

3.6.2　结合蛋白质 65

3.7 蛋白质的分离提纯及应用 67

3.7.1　蛋白质分离纯化的一般原则 67

3.7.2　蛋白质的应用 67

4　酶 69

4.1　酶的概念 69

4.1.1　酶是生物催化剂 69

4.1.2　酶的化学本质 70

4.1.3　酶的专一性 72

4.2　酶的分类和命名 73

4.2.1　酶的分类 74

4.2.2　酶的编号 74

4.2.3　酶的命名 75

4.3　酶的作用机制 75

4.3.1　酶的催化作用与活化能 75

4.3.2 中间产物学说 76

4.3.3　酶的活性部位和必需基团 77

4.3.4　诱导契合学说 78

4.3.5　影响酶催化效率的因素 79

4.3.6　酶催化机制的举例 80

4.3.7　酶原激活 86

4.4 酶促反应动力学 87

4.4.1　酶促反应速度的测量 87

4.4.2　酶浓度对酶作用的影响 88

4.4.3　底物浓度对酶作用的影响和米氏方程 88

4.4.4 pH对酶作用的影响 91

4.4.5　温度对酶作用的影响 91

4.4.6　激活剂对酶作用的影响 92

4.4.7　抑制剂对酶作用的影响 93

4.5 酶活性的调节 97

4.5.1　别构酶 98

4.5.2 同工酶 99

4.5.3　共价修饰调节酶 101

4.6 酶的活力测定及分离提纯 101

4.6.1　酶活力的测定 101

4.6.2　酶的分离提纯 102

4.7　酶工程简介 103

4.7.1 酶的应用 103

4.7.2　酶工程的概念及研究内容 103

4.8 维生素与辅酶 104

4.8.1　维生素B1和脱羧辅酶 105

4.8.2　维生素B2和黄素辅酶 105

4.8.3　泛酸和辅酶A 106

4.8.4　维生素PP和辅酶Ⅰ，辅酶Ⅱ 106

4.8.5　维生素B6和磷酸吡哆醛 108

4.8.6　生物素 108

4.8.7　叶酸和四氢叶酸 109

4.8.8　维生素B12 109

4.8.9　维生素C（抗坏血酸） 110

4.8.10　硫辛酸 111

4.8.11　维生素A 111

4.8.12　维生素D 112

4.8.13　维生素E 112

4.8.14　维生素K 112

5　脂类与生物膜 115

5.1 生物体内的脂类 115

5.1.1　单纯脂：脂肪酸、三酰甘油（脂肪）和蜡 116

5.1.2　复合脂：磷脂、鞘磷脂、鞘糖脂 118

5.1.3　非皂化脂：类固醇和萜类 121

5.2 生物膜的结构与功能 123

5.2.1　生物膜的化学组成 123

5.2.2　生物膜的结构——“流动镶嵌”模型 126

5.2.3　生物膜的功能 127

6　新陈代谢概论 134

6.1　新陈代谢的一般概念 134

6.2　新陈代谢类型 135

6.2.1　分解代谢与合成代谢 135

6.2.2　代谢反应类型 136

6.2.3　能量代谢 136

6.2.4　新陈代谢的调节 137

6.3　新陈代谢的研究方法 137

7　糖类分解代谢 139

7.1　糖代谢总论 139

7.2 生物体内的糖类 140

7.2.1　单糖 140

7.2.2　寡糖 143

7.2.3　多糖 145

7.3　双糖和多糖的酶促降解 147

7.3.1　蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解 147

7.3.2　淀粉（糖原）的酶促降解 148

7.3.3　细胞壁多糖的酶促降解 150

7.4　糖酵解 151

7.4.1　糖酵解的概念 151

7.4.2　糖酵解的化学历程 151

7.4.3　糖酵解的化学计量与生物学意义 155

7.4.4　糖酵解的其他底物 155

7.4.5　丙酮酸的去路 155

7.4.6　糖酵解的调控 157

7.5 三羧酸循环 158

7.5.1　丙酮酸氧化为乙酰CoA 158

7.5.2　三羧酸循环 159

7.5.3　三羧酸循环的调控 165

7.5.4　三羧酸循环的生物学意义 165

7.6　磷酸戊糖途径 166

7.6.1　磷酸戊糖途径的生化历程 166

7.6.2　磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义 168

7.6.3　磷酸戊糖途径的调控 170

7.7　糖醛酸途径 170

8　生物氧化与氧化磷酸化 171

8.1 生物氧化概述 172

8.1.1　生物氧化的概念 172

8.1.2　生物化学反应的自由能变化 173

8.1.3　高能磷酸化合物 177

8.2 电子传递链（呼吸链） 179

8.2.1　线粒体 179

8.2.2　电子传递链 180

8.2.3　电子传递抑制剂 184

8.3　氧化磷酸化 185

8.3.1 氧化磷酸化的概念及类型 185

8.3.2　氧化磷酸化与电子传递的偶联 186

8.3.3　氧化磷酸化的机制 187

8.3.4　氧化磷酸化的解偶联和抑制 190

8.3.5　线粒体穿梭系统 190

8.3.6　能荷 191

8.4　其他末端氧化酶系统 192

8.4.1　多酚氧化酶系统 192

8.4.2　抗坏血酸氧化酶系统 193

8.4.3　黄素蛋白氧化酶系统 193

8.4.4　超氧物歧化酶和过氧化氢酶 193

8.4.5　植物抗氰氧化酶系统 194

9　糖的生物合成 195

9.1 光合作用 196

9.1.1　光合作用概述 196

9.1.2　光能的吸收、转变和同化力（NADPH+H+和ATP）产生 196

9.1.3　光合的碳素途径（卡尔文循环） 199

9.1.4 C4途径 201

9.2　糖异生作用 203

9.2.1　糖异生途径 204

9.2.2　糖酵解和糖异生的互补调节 204

9.3　蔗糖和多糖的生物合成 205

9.3.1　糖核苷酸的作用 205

9.3.2　蔗糖的生物合成 205

9.3.3　淀粉（糖原）的合成 206

9.3.4　纤维素的生物合成 208

9.3.5　半纤维素的生物合成 208

9.3.6　果胶的生物合成 208

9.4　植物糖代谢的调节 209

9.4.1　植物光合细胞丙糖、蔗糖、淀粉的相互转化 209

9.4.2　光合作用形成的能量和还原力的外运 209

9.4.3　植物光合细胞中糖酵解及蔗糖和淀粉合成的调节 210

10　脂类代谢 212

10.1　脂肪的分解代谢 212

10.1.1　脂肪的消化和吸收 213

10.1.2　甘油代谢 213

10.1.3　脂肪酸的氧化 213

10.1.4　酮体代谢 219

10.1.5　乙醛酸循环 222

10.2　脂肪的合成代谢 224

10.2.1　甘油的生物合成 224

10.2.2　脂肪酸的生物合成 225

10.2.3　三酰甘油的生物合成 232

10.2.4　脂肪代谢的调节 232

10.3　类脂的代谢 233

10.3.1　磷脂的降解与生物合成 233

10.3.2　糖脂的降解与生物合成 237

10.3.3　胆固醇的生物合成与转化 238

11 蛋白质的酶促降解和氨基酸的分解与转化 243

11.1　蛋白质的酶促降解 243

11.1.1　蛋白水解酶 244

11.1.2　食物中蛋白质的消化吸收 245

11.1.3　细胞内蛋白质降解 245

11.2　氨基酸的分解与转化 247

11.2.1　脱氨基作用 247

11.2.2　脱羧基作用 251

11.2.3　氨基酸降解产物的去向 252

11.3 由氨基酸衍生的其他化合物 255

11.3.1　多胺 256

11.3.2　生氰糖苷 257

11.3.3　生物碱 257

11.3.4　由氨基酸衍生的植物激素和动物激素 259

11.3.5　由氨基酸衍生的辅酶 260

11.3.6　卟啉类色素的生成 260

11.3.7　木质素的生物合成 261

11.3.8　儿茶酚类和黑色素 261

12　氨的同化及氨基酸生物合成 262

12.1 氮循环 262

12.2 生物固氮的生物化学 263

12.2.1　生物固氮的概念 263

12.2.2　固氮生物的类型 264

12.2.3　固氮酶复合物 264

12.2.4　生物固氮所需的条件 265

12.2.5　固氮过程的氢代谢 265

12.3　硝酸还原作用 266

12.3.1　硝酸还原酶 266

12.3.2　亚硝酸还原酶 267

12.4　氨的同化 268

12.4.1　谷氨酸合成 268

12.4.2　氨甲酰磷酸的合成 269

12.5　氨基酸的生物合成 270

12.5.1　氨基酸的合成与转氨基作用 270

12.5.2　各族氨基酸的合成 271

12.5.3　一碳基团代谢 278

12.5.4　硫酸盐的还原 280

13　核酸的酶促降解及核苷酸代谢 283

13.1　核酸的酶促降解 283

13.1.1　核酸酶 284

13.1.2　核糖核酸酶（RNase） 284

13.1.3　脱氧核糖核酸酶（DNase） 285

13.1.4　限制性内切酶 285

13.2　核苷酸的分解代谢 286

13.2.1　核苷酸的水解 286

13.2.2　嘌呤的降解 287

13.2.3　嘧啶的降解 288

13.3　核苷酸的合成代谢 289

13.3.1 核糖核苷酸的生物合成 290

13.3.2　脱氧核苷酸的合成代谢 297

14　核酸的生物合成 300

14.1 DNA的生物合成 301

14.1.1　DNA的复制 301

14.1.2　反转录作用 312

14.1.3　DNA的损伤、修复与突变 312

14.2 RNA的生物合成 316

14.2.1 转录 316

14.2.2　RNA的复制 324

14.3　核酸合成的抑制剂 324

14.3.1　核苷酸合成抑制剂 324

14.3.2　与DNA模板结合的抑制剂 325

14.3.3　作用于聚合酶的抑制剂 325

14.4　基因工程简介 325

14.4.1　基因工程的概念 325

14.4.2　基因工程的操作技术 326

14.4.3　基因工程的应用与前景 329

15　蛋白质的生物合成 331

15.1　蛋白质合成体系 332

15.1.1 mRNA与遗传密码 332

15.1.2 tRNA 335

15.1.3　核糖体 335

15.1.4　翻译辅助因子 338

15.2　蛋白质的合成 339

15.2.1　氨基酸的活化 339

15.2.2　肽链合成的起始 340

15.2.3　肽链的延伸 341

15.2.4　肽链合成的终止与释放 342

15.2.5　真核细胞蛋白质生物合成 343

15.2.6　蛋白质的翻译后加工 343

15.2.7　抑制翻译的抗菌素 344

15.3　蛋白质定位 345

15.3.1　分泌蛋白 345

15.3.2　线粒体与叶绿体蛋白 346

16　细胞代谢网络和基因表达调控 348

16.1　代谢途径的相互联系 348

16.1.1　代谢网络 348

16.1.2　代谢途径间的相互关系 349

16.2　代谢调节 351

16.2.1　代谢调节的四级水平 351

16.2.2　细胞区域化调节 352

16.2.3　酶水平调节 352

16.2.4　激素对代谢的调节 359

16.2.5　神经系统对代谢的调节 362

16.3　细胞信号转导 362

16.3.1　细胞信号物质 362

16.3.2　细胞信号受体 363

16.3.3　信号转导机制及分子途径 365

16.4　基因表达调控 368

16.4.1　原核和真核生物基因组 368

16.4.2　原核生物的基因表达调控 369

16.4.3　真核生物的基因表达调控 375

附录 本书涉及的部分诺贝尔奖获得者及其主要贡献 379