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0绪论 1

0.1生物化学的定义与主要研究内容 1

0.1.1生物分子的化学组成、结构与功能 2

0.1.2新陈代谢与代谢调控 3

0.1.3遗传信息的传递与表达 3

0.2生物化学的发展简史 4

0.3生物化学基础知识 5

0.3.1组成生物的元素 5

0.3.2生物分子的立体结构 6

0.3.3生物分子内与分子间的相互作用 7

1蛋白质基础 11

1.1蛋白质概述 11

1.1.1蛋白质的概念与组成 11

1.1.2蛋白质的分类 12

1.2氨基酸 12

1.2.1氨基酸的结构特征 13

1.2.2氨基酸的分类与侧链结构 13

1.2.3氨基酸的立体结构与物理性质 16

1.2.4氨基酸的酸碱性质 17

1.2.5氨基酸的化学反应 20

1.3肽 22

1.3.1肽键 22

1.3.2 肽的命名与结构 23

1.3.3肽的物理和化学性质 23

1.3.4天然存在的活性肽与肽的合成 24

2蛋白质的结构 27

2.1蛋白质的一级结构 27

2.1.1蛋白质一级结构的概念、特点与意义 27

2.1.2由一级结构形成高级结构的空间限制 29

2.2蛋白质的二级结构 29

2.2.1 α螺旋 30

2.2.2 β折叠 31

2.2.3 β转角、β凸起与无规卷曲 31

2.3二级结构与三级结构之间的层次 32

2.3.1超二级结构 32

2.3.2结构域 34

2.4蛋白质的三级结构 35

2.5蛋白质的四级结构 35

2.6 蛋白质高级结构举例 37

2.6.1纤维状蛋白质 37

2.6.2球状蛋白质 39

2.6.3 膜蛋白 40

2.7蛋白质的折叠 41

2.7.1蛋白质折叠理论概述 41

2.7.2蛋白质折叠理论的实践应用 42

3蛋白质的功能 45

3.1氧结合蛋白的功能 47

3.1.1肌红蛋白的功能 47

3.1.2血红蛋白的功能 48

3.2免疫球蛋白的功能 52

3.3细胞膜表面受体的功能 54

3.4 分子伴侣的功能 55

4酶 57

4.1酶的概述 57

4.1.1酶的概念 57

4.1.2酶催化作用的特点 57

4.1.3酶的化学本质与组成 60

4.1.4酶的命名和分类 62

4.2酶的作用机理 64

4.2.1酶促反应热力学与自由能 64

4.2.2酶与底物复合物的形成 65

4.2.3酶的活性部位 65

4.2.4酶具有高催化效率的分子机制 67

4.2.5酶作用机理的实例——胰凝乳蛋白酶 72

4.3酶促反应动力学 73

4.3.1底物浓度对酶促反应速率的影响 75

4.3.2其他影响酶促反应速率的因素 78

4.4酶的调节 83

4.4.1酶的调节方式 83

4.4.2酶的别构调控 83

4.4.3酶原的激活 87

4.4.4可逆的共价修饰调节 88

4.5酶的研究方法 90

4.5.1酶活力的测定方法 90

4.5.2 酶的分离纯化 91

5蛋白质研究技术 93

5.1蛋白质的性质 93

5.2蛋白质的分离纯化 96

5.2.1沉淀法 96

5.2.2 柱层析法 96

5.3蛋白质电泳 98

5.3.1非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 99

5.3.2 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 99

5.3.3等电聚焦电泳 100

5.3.4二维聚丙烯酰胺凝胶电泳 101

5.3.5毛细管电泳 101

5.4 蛋白质结构研究方法 102

5.5蛋白质相互作用研究方法 102

5.5.1高通量研究蛋白质相互作用的方法 102

5.5.2验证蛋白质相互作用的方法 105

6糖类与糖生物学 109

6.1糖类概述 109

6.1.1糖的概念 109

6.1.2糖的分类 109

6.1.3糖的生物学作用 110

6.2单糖 110

6.2.1单糖的结构 110

6.2.2葡萄糖的立体结构、构象与功能 114

6.2.3重要的单糖与单糖衍生物 115

6.3寡糖与多糖 116

6.3.1糖苷键 116

6.3.2寡糖的结构、性质与功能 117

6.3.3同多糖的结构、性质与功能 118

6.3.4杂多糖的结构、性质与功能 121

6.4糖复合物 122

6.4.1糖脂和脂多糖 122

6.4.2肽聚糖和蛋白聚糖 123

6.4.3糖蛋白和寡糖链 124

6.5 糖生物学与糖的研究方法 124

6.5.1糖密码与糖生物学 125

6.5.2糖链的功能及其与蛋白质的相互作用 126

6.5.3糖链的生物合成与糖的研究方法 126

7脂质与生物膜 127

7.1脂质概述 127

7.1.1脂质的概念 127

7.1.2脂质的分类 127

7.1.3脂质的生物学作用 128

7.2脂肪酸与三酰甘油 128

7.2.1脂肪酸的种类与结构特点 128

7.2.2脂肪酸的性质与脂肪酸盐 129

7.2.3三酰甘油的组成与结构 129

7.2.4三酰甘油的性质与功能 129

7.3磷脂、糖脂和胆固醇 129

7.3.1磷脂的结构、性质与功能 129

7.3.2糖脂的结构、性质与功能 131

7.3.3胆固醇的结构、性质与功能 132

7.4生物活性脂 133

7.4.1磷脂酰肌醇衍生物 133

7.4.2类二十碳烷衍生物 133

7.4.3固醇衍生物 134

7.4.4维生素A 134

7.4.5 维生素D 136

7.4.6维生素E 136

7.4.7维生素K 137

7.5脂质的研究方法 138

7.6生物膜 139

7.6.1脂质的聚集与成膜方式 139

7.6.2生物膜的组成与结构特点 140

7.6.3生物膜的流动性与功能 140

8物质的跨膜运输 145

8.1物质通过细胞膜的运输方式 145

8.2被动运输 146

8.3主动运输 146

8.3.1由ATP提供能量的主动运输——N a＋， K＋-泵 147

8.3.2协同运输 148

8.4水通道、离子通道、离子泵与ABC载体 148

8.4.1水通道 148

8.4.2 离子通道 149

8.4.3 离子泵 150

8.4.4 ABC载体 151

8.5胞吞与胞吐 152

9信号转导 153

9.1信号转导概述 153

9.2 G蛋白偶联受体与第二信使 154

9.3酶联受体与支架蛋白 156

9.4类固醇受体与基因转录调控 158

9.5信号转导与疾病 158

10核酸的结构与功能 161

10.1核酸的功能 161

10.1.1 DNA是遗传信息的主要携带者 161

10.1.2 RNA生物功能的多样性 162

10.2核酸的组成 162

10.2.1核苷酸的种类与分子结构 162

10.2.2核酸分子的共价连接 165

10.3 DNA分子的结构 166

10.3.1 DNA分子的一级结构 166

10.3.2 DNA分子的二级结构 167

10.3.3 DNA分子的三级结构 172

10.3.4真核生物细胞的染色体结构 173

10.4 RNA分子的结构 175

11核酸研究技术 177

11.1核酸的性质 177

11.1.1核酸的酸碱性质 177

11.1.2核酸的水解 178

11.1.3核酸的紫外吸收 179

11.1.4核酸的变性、复性和杂交 180

11.2核酸的研究方法 182

11.2.1核酸的分离与纯化 182

11.2.2 核酸的凝胶电泳 183

11.2.3核酸的序列测定 184

11.2.4核酸的化学合成 186

12基因与基因工程技术 189

12.1基因概述 189

12.1.1基因的概念 189

12.1.2基因的类别 190

12.1.3基因的特点及基因的突变 192

12.2基因工程技术 194

12.2.1限制性内切核酸酶在特定的位点切割DNA分子 194

12.2.2获得特定的DNA片段 195

12.2.3“鸟枪法”测定细菌基因组 201

12.2.4新一代的测序技术 202

12.2.5 基因芯片 202

13新陈代谢总论与生物能学 205

13.1代谢总论 205

13.1.1新陈代谢的概念与特点 205

13.1.2新陈代谢的经典反应类型 206

13.1.3能量代谢 208

13.1.4新陈代谢中的关键物质 209

13.1.5新陈代谢的调控 212

13.1.6新陈代谢的研究方法 213

13.2生物能学基础知识概述 213

13.2.1生物能学基本原理——热力学概念及定律 213

13.2.2 ATP与高能磷酸化合物 217

13.2.3生物氧化还原反应和氧化还原电位 221

14糖酵解与糖异生 227

14.1糖酵解 227

14.1.1糖酵解概述 227

14.1.2糖酵解第一阶段的反应机制 228

14.1.3糖酵解放能阶段的反应机制 231

14.1.4乙醇发酵与乳酸发酵 235

14.1.5寡糖与单糖进入糖酵解的途径 236

14.2糖异生 239

14.2.1糖异生概述 239

14.2.2糖异生的反应机制 240

14.2.3寡糖与多糖的生物合成 242

14.3糖酵解与糖异生的调控 244

14.3.1调控原理（协同调控） 245

14.3.2糖酵解的调控 245

14.3.3 糖异生的调控 247

15三羧酸循环 249

15.1三羧酸循环概述 249

15.1.1三羧酸循环的概念与特点 249

15.1.2三羧酸循环的研究历史 249

15.2丙酮酸氧化脱羧 251

15.2.1丙酮酸氧化脱羧的反应机制 251

15.2.2丙酮酸脱氢酶复合体的结构特点 253

15.2.3丙酮酸氧化脱羧的调控 253

15.3三羧酸循环 254

15.3.1三羧酸循环的反应机制 254

15.3.2三羧酸循环总结 257

15.3.3三羧酸循环产能计算 258

15.3.4三羧酸循环的特点 258

15.3.5三羧酸循环的调控 259

15.3.6三羧酸循环的生物学意义 259

15.4乙醛酸循环 260

16氧化磷酸化 263

16.1 生物氧化与氧化磷酸化概述 263

16.1.1生物氧化的概念 263

16.1.2生物氧化的类型 263

16.1.3生物氧化中的关键酶 264

16.1.4氧化磷酸化的概念 265

16.2线粒体的结构与功能 266

16.3电子传递 267

16.3.1电子传递过程概述 267

16.3.2复合体Ⅰ参与的电子传递 269

16.3.3复合体Ⅱ参与的电子传递 269

16.3.4复合体Ⅲ参与的电子传递 270

16.3.5复合体Ⅳ参与的电子传递 270

16.3.6电子传递中的能量转化与质子梯度的形成 271

16.3.7电子传递过程的研究方法 271

16.4 ATP的合成 272

16.4.1电子传递与ATP合成的偶联机制 272

16.4.2 ATP合酶结构与ATP合成机制 273

16.4.3氧化磷酸化相关代谢物的跨膜运输 274

16.4.4葡萄糖生物氧化的产能计算 275

16.5氧化磷酸化的调控 276

16.5.1解偶联剂 276

16.5.2 抑制剂 276

16.5.3 氧化磷酸化的调节 277

16.6电子漏与活性氧 277

17光合磷酸化 279

17.1光合磷酸化概述 279

17.2叶绿体的结构与功能 280

17.3光吸收 281

17.3.1叶绿素的辅助色素对光能的吸收 281

17.3.2色素分子所吸收能量的汇集 283

17.4中心光化学事件 284

17.4.1光作用中心的结构 284

17.4.2真核生物光合电子传递 286

17.4.3水的光解与氧的释放 287

17.5光驱动的ATP合成 288

17.5.1电子传递与ATP合成的偶联机制 288

17.5.2 ATP的合成机制与定量 289

18卡尔文循环与磷酸戊糖途径 291

18.1卡尔文循环 291

18.1.1 CO2的固定与Rubisco的结构与功能 292

18.1.2卡尔文循环的还原阶段与再生阶段 293

18.1.3相关代谢物的跨膜运输与卡尔文循环的调控 294

18.2光呼吸、C4途径与景天酸代谢途径 295

18.2.1光呼吸 295

18.2.2 C4途径 296

18.2.3景天酸代谢途径 297

18.3磷酸戊糖途径 297

18.3.1磷酸戊糖途径的反应机制 297

18.3.2磷酸戊糖途径的调控与生理意义 298

19糖原代谢与调控 301

19.1糖原代谢概述 301

19.2糖原的分解代谢 302

19.2.1糖原磷酸化酶的作用机制 302

19.2.2糖原脱支酶的作用机制 304

19.2.3磷酸葡糖变位酶的作用机制 304

19.3糖原的合成代谢 305

19.3.1 UDP-葡糖的合成 305

19.3.2糖原合酶与糖原蛋白 306

19.3.3 糖原分支酶 306

19.4糖原代谢的调节 307

19.4.1糖原磷酸化酶的调节 307

19.4.2糖原合酶的调控 309

19.4.3糖原分解与合成的协同调节 309

19.4.4肝糖原代谢水平调节血糖浓度 310

20脂质的分解代谢 313

20.1 脂质的分解代谢 313

20.1.1脂质的消化 313

20.1.2脂质吸收和转运 314

20.2脂肪酸的氧化 315

20.2.1脂肪动员 315

20.2.2脂肪酸活化并转入线粒体 315

20.2.3饱和脂肪酸的氧化 316

20.2.4不饱和脂肪酸的氧化 318

20.3 酮体 320

20.3.1酮体的生成 320

20.3.2酮体的利用 321

20.4类脂的代谢 321

20.4.1磷脂的分解代谢 321

20.4.2甾醇的代谢 323

20.5脂质分解代谢的调节作用 325

21脂质的生物合成 327

21.1脂肪酸的生物合成 327

21.1.1软脂酸的生物合成 328

21.1.2脂肪酸碳链的加长 330

21.1.3脂肪酸碳链的去饱和 331

21.2三酰甘油的生物合成 331

21.3类脂的生物合成 333

21.3.1甘油磷脂的生物合成 333

21.3.2二软脂酰磷脂酰胆碱的生物合成 333

21.3.3缩醛磷脂的生物合成 335

21.3.4 鞘磷脂和鞘糖脂的生物合成 335

21.3.5胆固醇及其衍生物的生物合成 336

21.4脂质的运输 343

21.4.1乳糜微粒 343

21.4.2极低密度脂蛋白与中间密度脂蛋白 344

21.4.3低密度脂蛋白 344

21.4.4高密度脂蛋白 345

22氨基酸的分解代谢 347

22.1蛋白质的分解代谢 347

22.1.1蛋白质的消化与吸收 347

22.1.2蛋白质在生物体内的降解 348

22.2氨基酸的分解代谢 349

22.2.1氨基酸的脱氨基作用 350

22.2.2氧化脱氨基作用 352

22.2.3其他的脱氨基作用 352

22.2.4联合脱氨基作用 353

22.2.5氨基酸的脱羧基作用 353

22.2.6 氨的去向 354

22.3尿素的形成代谢 355

22.3.1尿素的生成 355

22.3.2 尿素循环代谢 356

22.3.3尿素循环的调控 357

22.4氨基酸分解代谢的途径 359

22.4.1乙酰-CoA途径 359

22.4.2 α-酮戊二酸途径 363

22.4.3 琥珀酰-CoA途径 365

22.4.4延胡索酸途径 365

22.4.5草酰乙酸途径 365

22.5生酮氨基酸和生糖氨基酸 366

22.6由氨基酸衍生的其他重要物质 366

22.6.1氨基酸与一碳单位 366

22.6.2一碳单位的作用 367

22.6.3氨基酸生物活性物质 367

22.7氨基酸代谢缺陷症 370

23氨基酸的生物合成 371

23.1氨基酸碳骨架的形成干线 371

23.2谷氨酸族氨基酸的生物合成 374

23.2.1谷氨酸的合成 374

23.2.2谷氨酰胺的合成 374

23.2.3脯氨酸的合成 375

23.2.4精氨酸的合成 376

23.3天冬氨酸族氨基酸的生物合成 376

23.3.1天冬酰胺的合成 377

23.3.2 甲硫氨酸的合成 377

23.3.3赖氨酸的合成 377

23.3.4苏氨酸的合成 378

23.3.5异亮氨酸的合成 378

23.4丝氨酸族氨基酸的生物合成 379

23.4.1丝氨酸和甘氨酸的合成 379

23.4.2半胱氨酸的合成 379

23.5丙酮酸族氨基酸的生物合成 380

23.5.1丙氨酸的合成 380

23.5.2缬氨酸的合成 380

23.5.3亮氨酸的合成 381

23.6芳香族氨基酸和组氨酸的生物合成 381

23.6.1苯丙氨酸和酪氨酸的合成 382

23.6.2色氨酸的合成 383

23.6.3组氨酸的合成 384

23.7氨基酸生物合成的调控作用 384

23.7.1通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制 385

23.7.2通过酶生成量的改变来调节氨基酸的生物合成 386

23.8氨基酸转化为其他代谢物 387

23.8.1一氧化氮的形成 387

23.8.2谷胱甘肽的合成 387

23.8.3肌酸的生物合成 388

23.8.4短杆菌肽S的生物合成 388

24核酸代谢 391

24.1 核酸与核苷酸的分解代谢 391

24.1.1核酸的降解 391

24.1.2核苷酸的降解 392

24.1.3嘌呤碱的分解 392

24.1.4嘧啶碱的分解 394

24.2核苷酸的生物合成代谢 396

24.2.1次黄嘌呤核苷酸的合成 397

24.2.2腺嘌呤核苷酸的合成 398

24.2.3鸟嘌呤核苷酸的合成 400

24.2.4尿嘧啶核苷酸的合成 400

24.2.5胞嘧啶核苷酸的合成 401

24.3核苷酸合成的补救途径 401

24.3.1从嘌呤碱和核苷合成嘌呤核苷酸 402

24.3.2从嘧啶碱和核苷合成嘧啶核苷酸 402

24.4核苷酸生物合成的调节作用 402

24.4.1嘌呤核苷酸生物合成的调节 403

24.4.2嘧啶核苷酸生物合成的调节 403

24.5脱氧核糖核苷酸的生物合成 403

24.5.1脱氧核糖核苷酸来源于核糖核苷酸的还原 403

24.5.2胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸的生物合成 405

24.6辅酶核苷酸的生物合成 406

24.6.1烟酰胺核苷酸的生物合成 407

24.6.2黄素核苷酸的生物合成 408

24.6.3 辅酶A的生物合成 408

25新陈代谢综述 411

25.1新陈代谢的网络体系 411

25.1.1物质代谢与能量代谢总结 411

25.1.2代谢途径之间的联系 413

25.1.3生物器官与组织的分工 415

25.2代谢调控 416

25.2.1代谢调控概述 416

25.2.2分子水平的调控 416

25.2.3细胞水平的调控 419

25.2.4多细胞水平的调控（激素与神经水平的调节） 420

26DNA复制、修复与重组 425

26.1 DNA复制 425

26.1.1 DNA复制是半保留复制 425

26.1.2 DNA复制的酶学基础 428

26.1.3 DNA复制过程 433

26.2 DNA修复 437

26.3 DNA重组 440

26.3.1同源重组 440

26.3.2位点特异性重组 443

26.3.3 转座重组 444

27RNA的合成和加工 447

27.1 DNA指导下RNA的合成——转录 447

27.1.1 DNA指导的RNA聚合酶 447

27.1.2转录启动子及其对转录的影响 450

27.1.3转录终止子及相关蛋白 451

27.1.4转录的基本过程 452

27.1.5转录的调节控制 453

27.2 RNA转录后加工 454

27.2.1信使RNA的加工 454

27.2.2核糖体RNA的加工 461

27.2.3 转移RNA的加工 462

27.2.4 RNA的降解 464

27.3 RNA指导下 DNA的合成和RNA的合成 466

27.3.1 RNA指导下DNA的合成——逆转录 466

27.3.2 RNA指导下的RNA合成 469

27.4 RNA合成的抑制剂 470

27.4.1核苷酸合成的抑制剂 470

27.4.2破坏DNA或RNA模板功能的抑制物 471

27.4.3作用于DNA聚合酶或RNA聚合酶的抑制剂 472

28蛋白质的合成与加工 473

28.1 mRNA、 tRNA、 rRNA和核糖体在蛋白质合成中的作用 473

28.1.1蛋白质是基因的产物 473

28.1.2遗传密码 474

28.1.3 tRNA的结构 475

28.1.4 tRNA对密码子的识别和氨酰化 475

28.1.5核糖体的结构与功能 476

28.2蛋白质的合成 477

28.2.1密码子的解读 477

28.2.2起始氨酰tRNA的合成及起始密码子的选择 478

28.2.3蛋白质合成的起始 479

28.2.4多肽链的延伸 479

28.2.5翻译的终止及多肽链的释放 480

28.2.6多核糖体循环 481

28.3真核生物与原核生物蛋白质合成的异同 482

28.4蛋白质的加工修饰和分选运输 486

28.4.1蛋白质翻译后加工修饰 486

28.4.2蛋白质的分选和运输 486

28.5稀有密码子及稀有氨基酸 489

28.5.1稀有密码子 489

28.5.2 稀有氨基酸 490

28.6抑制蛋白质合成的抗生素 491

29基因的表达调控 493

29.1参与转录的蛋白质 493

29.2转录的调控 496

29.2.1转录起始的调控 496

29.2.2 DNA弯曲和远距作用 497

29.2.3协同性结合和别构的多重作用 499

29.2.4细菌中转录起始的调控 500

29.2.5转录起始后的基因调控步骤 508