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1 绪论 1

1.1 生物化学的涵义 1

1.1.1 生物化学的基本概念 1

1.1.2 生物化学的课程性质 2

1.1.3 生物化学研究的对象和内容 2

1.2 生物化学在生命科学中的地位及对国民经济发展的作用 3

1.2.1 农业生产的基础研究依赖于生物化学的理论和方法 3

1.2.2 生物化学原理和技术促进轻工产品、生物药物的研究、开发与生产 4

1.2.3 生物化学促进对人或动物致病机制的认识，提高对疾病诊断的正确性 4

1.2.4 生物化学理论和方法有利于推动我国农副产品的加工产业 4

1.2.5 生物化学理论和方法对改善人类生存环境具有特殊意义 4

1.3 生物化学的创立与发展 5

1.3.1 启蒙时期的生物化学（1900年以前） 5

1.3.2 生物化学学科的确立与发展（1900—1953） 6

1.3.3 现代生物化学发展时期（1953— ） 7

1.3.4 生物化学的展望 10

2 糖类 13

2.1 糖类的基本概念 13

2.2 糖类的生物功能 13

2.2.1 作为能源物质 13

2.2.2 作为合成生物体内重要代谢物质的碳架和前体 13

2.2.3 细胞中结构物质 14

2.2.4 参与分子和细胞特异性识别 14

2.3 单糖 14

2.3.1 三碳（丙）糖 14

2.3.2 四碳（丁）糖 14

2.3.3 五碳（戊）糖 15

2.3.4 六碳（己）糖 15

2.3.5 七碳（庚）糖 16

2.4 双糖 16

2.4.1 蔗糖 16

2.4.2 乳糖 16

2.4.3 麦芽糖 17

2.4.4 纤维二糖 17

2.5 多糖 17

2.5.1 淀粉 18

2.5.2 纤维素 18

2.5.3 半纤维素 19

2.5.4 糖原 19

2.5.5 几丁质 19

2.5.6 糖胺聚糖 20

3 脂质 24

3.1 脂质的基本概念 24

3.1.1 脂质的定义与生物学功能 24

3.1.2 脂质的分类 24

3.2 脂肪酸 25

3.3 单纯脂质 26

3.3.1 三酰甘油 26

3.3.2 蜡 27

3.4 复合脂质 27

3.4.1 磷酸甘油酯 27

3.4.2 鞘磷脂 30

3.5 其他脂质 31

3.5.1 萜类 31

3.5.2 类固醇 31

4 蛋白质 36

4.1 蛋白质的元素组成 36

4.2 蛋白质的基本结构单位——氨基酸 37

4.2.1 氨基酸的分类 37

4.2.2 氨基酸的主要理化性质 41

4.2.3 氨基酸的分离分析 46

4.3 肽 47

4.3.1 肽与肽键 47

4.3.2 肽的理化性质 48

4.3.3 生物体内重要的肽 48

4.4 蛋白质的分子结构 49

4.4.1 蛋白质的一级结构 49

4.4.2 蛋白质的二级结构 51

4.4.3 超二级结构和结构域 56

4.4.4 蛋白质的三级结构 57

4.4.5 蛋白质的四级结构 59

4.5 蛋白质结构与功能的关系 61

4.5.1 蛋白质一级结构与功能的关系 62

4.5.2 蛋白质的高级结构与功能的关系 64

4.6 蛋白质的理化性质 65

4.6.1 蛋白质的相对分子质量 65

4.6.2 蛋白质的两性电离及等电点 65

4.6.3 蛋白质的胶体性质 66

4.6.4 蛋白质的沉淀反应 66

4.6.5 蛋白质的变性 67

4.6.6 蛋白质的颜色反应 68

4.7 蛋白质的分离、纯化与鉴定 69

4.7.1 蛋白质分离纯化的过程和一般原则 69

4.7.2 蛋白质分离纯化的一般方法 69

4.7.3 蛋白质含量的测定与纯度鉴定 71

4.7.4 蛋白质相对分子质量的测定方法 72

4.8 蛋白质组学简介 72

4.8.1 蛋白质组学研究的内容 73

4.8.2 研究蛋白质组学的实验技术 74

4.8.3 蛋白质组学的研究趋势 74

5 核酸 79

5.1 概述 79

5.1.1 核酸的种类和分布 80

5.1.2 核酸的化学组成 81

5.2 DNA的分子结构 85

5.2.1 DNA的一级结构 85

5.2.2 DNA的二级结构 86

5.2.3 DNA的三级结构 89

5.2.4 RNA的分子结构 90

5.2.5 基因与基因组 94

5.2.6 基因组学简介 96

5.3 核酸的理化性质、提取和分析 99

5.3.1 核酸的一般性质 99

5.3.2 核酸的酸碱性质和核酸电泳 99

5.3.3 核酸的光学性质 100

5.3.4 核酸的变性和复性 101

5.3.5 核酸的提取 103

5.4 核酸的分析技术 104

5.4.1 序列分析 104

5.4.2 PCR技术 107

5.4.3 分子杂交技术 108

5.5 生物信息学与核酸化学 110

5.5.1 生物信息学的定义 110

5.5.2 国际著名的生物信息数据库 110

5.5.3 生物信息学在核酸研究中的应用 111

6 大分子复合物 115

6.1 糖与脂质的复合物 115

6.1.1 糖基甘油酯 115

6.1.2 鞘糖脂 116

6.2 糖与蛋白质的复合物 117

6.2.1 糖蛋白 118

6.2.2 蛋白聚糖 120

6.3 脂质与蛋白质的复合物 121

6.3.1 脂蛋白 121

6.3.2 生物膜 123

6.4 蛋白质与核酸的复合物 132

6.4.1 染色体 132

6.4.2 病毒 135

7 酶 142

7.1 概述 142

7.1.1 酶的概念 142

7.1.2 酶催化作用的特点 142

7.1.3 酶的化学本质 145

7.1.4 酶的命名与分类 145

7.2 酶的结构与功能 149

7.2.1 酶的活性中心 149

7.2.2 酶原和酶原激活 150

7.3 酶的作用机制 153

7.3.1 诱导契合学说 153

7.3.2 邻近和定向效应 154

7.3.3 酸碱催化 154

7.3.4 共价催化 154

7.3.5 微环境触发酶的催化反应 155

7.4 酶促反应动力学 156

7.4.1 酶的催化作用与分子活化能 156

7.4.2 酶促反应的中间产物转化 158

7.4.3 酶促反应的Michaelis-Menten方程 159

7.4.4 修正的Michaelis-Menten方程 159

7.4.5 Km的涵义与测定 161

7.5 影响酶促反应速率的因素 163

7.5.1 酶促反应初速率的测定 163

7.5.2 底物浓度对酶促反应速率的影响 164

7.5.3 酶浓度对酶促反应速率的影响 164

7.5.4 温度对酶促反应的影响 164

7.5.5 pH对酶促反应的影响 165

7.5.6 激活剂的影响 166

7.5.7 抑制剂对酶促反应速率的影响 166

7.6 别构酶、共价调节酶、同工酶和诱导酶 171

7.6.1 别构酶 171

7.6.2 共价调节酶 173

7.6.3 同工酶 173

7.6.4 诱导酶 175

7.7 核酶、脱氧核酶及抗体酶 175

7.7.1 核酶 176

7.7.2 脱氧核酶 178

7.7.3 抗体酶 179

7.8 酶工程 180

7.8.1 酶工程的基本内容 180

7.8.2 酶工程的基本方法 180

7.8.3 酶工程技术应用 181

7.9 酶的提取、纯化与活力测定 182

7.9.1 酶的提取和纯化准备 182

7.9.2 酶的抽提 182

7.9.3 酶的纯化及其方法 183

7.9.4 酶活力及其测定 184

7.9.5 酶纯度和产量 184

7.10 维生素与辅酶 186

7.10.1 维生素的生理作用与分类 186

7.10.2 水溶性维生素 186

7.10.3 脂溶性维生素 195

8 糖类的分解代谢 203

8.1 双糖和多糖的酶促降解 203

8.1.1 麦芽糖、蔗糖降解为单糖 203

8.1.2 淀粉、糖原的降解 204

8.1.3 纤维素、果胶的降解 205

8.2 糖酵解 207

8.2.1 糖酵解的概念 207

8.2.2 糖酵解的化学历程 207

8.2.3 糖酵解途径的调控 211

8.2.4 糖酵解的化学计量 211

8.2.5 糖酵解的生物学意义 212

8.2.6 丙酮酸的去路 212

8.3 三羧酸循环 213

8.3.1 丙酮酸氧化生成乙酰CoA 213

8.3.2 三羧酸循环的化学历程 214

8.3.3 三羧酸循环的调控 216

8.3.4 三羧酸循环的化学计量 217

8.3.5 有氧氧化中水分子的产生与消耗 219

8.3.6 有氧氧化中CO2的产生 219

8.3.7 三羧酸循环的特点 219

8.3.8 三羧酸循环的意义 219

8.3.9 草酰乙酸的回补 220

8.4 磷酸戊糖途径 221

8.4.1 磷酸戊糖途径的化学历程 221

8.4.2 磷酸戊糖途径的调控 224

8.4.3 磷酸戊糖途径的化学计量 224

8.4.4 磷酸戊糖途径的特点和意义 225

8.5 糖醛酸途径 225

8.6 其他单糖的代谢 227

8.6.1 果糖的降解 227

8.6.2 半乳糖降解 228

8.6.3 甘露糖降解 228

8.7 血糖 229

8.7.1 血糖的来源与去路 229

8.7.2 血糖浓度的调节 230

9 生物氧化 233

9.1 概述 233

9.1.1 生物氧化的概念和特点 233

9.1.2 生物化学反应中的自由能变化 234

9.1.3 高能化合物 238

9.2 呼吸链 241

9.2.1 线粒体 241

9.2.2 电子传递链 241

9.3 氧化磷酸化 248

9.3.1 氧化磷酸化的概念 248

9.3.2 氧化磷酸化的机制 249

9.3.3 氧化磷酸化的解偶联和抑制 254

9.3.4 线粒体穿梭系统 255

9.4 其他末端氧化酶系统 257

9.4.1 多酚氧化酶／抗坏血酸氧化酶 257

9.4.2 黄素蛋白氧化酶 257

9.4.3 过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶 257

9.4.4 植物抗氰氧化酶 258

10 糖类的合成代谢 261

10.1 光合作用 261

10.1.1 光合作用概述 261

10.1.2 光反应 263

10.1.3 卡尔文循环（C3途径） 270

10.1.4 C4途径 277

10.2 糖异生作用 280

10.2.1 葡萄糖异生途径 280

10.2.2 糖酵解与葡萄糖异生作用的关系 283

10.3 蔗糖和多糖的生物合成 285

10.3.1 糖核苷酸的作用 285

10.3.2 蔗糖的生物合成 286

10.3.3 淀粉和糖原的生物合成 288

10.3.4 纤维素的生物合成 293

10.3.5 半纤维素的生物合成 293

10.3.6 果胶的生物合成 294

10.4 糖组学简介 295

10.4.1 糖链结构的多样性 295

10.4.2 糖类的生物功能 295

10.4.3 糖链结构研究方法 296

10.4.4 糖工具酶 297

10.4.5 肽聚糖的生物合成、转运与装配 298

11 脂质代谢 306

11.1 脂肪的分解代谢 306

11.1.1 脂肪的水解 306

11.1.2 甘油代谢 307

11.1.3 脂肪酸的分解 307

11.1.4 酮体代谢 317

11.1.5 乙醛酸循环 317

11.2 脂肪的合成代谢 321

11.2.1 甘油的生物合成 321

11.2.2 脂肪酸的生物合成 321

11.2.3 三酰甘油的生物合成 330

11.3 其他脂质的代谢 330

11.3.1 磷脂的降解与生物合成 330

11.3.2 糖脂的降解与生物合成 331

11.3.3 胆固醇的生物合成与转化 335

12 主要含氮化合物代谢 340

12.1 氨基酸的分解代谢 340

12.1.1 氨基酸的分解与转化共同途径 340

12.1.2 氨基酸分解产物的去路 344

12.1.3 个别氨基酸的分解 347

12.2 氨基酸转变成其他化合物 350

12.2.1 多胺 350

12.2.2 生物碱 350

12.2.3 氨基酸衍生的植物和动物激素 351

12.3 氨基酸的合成代谢 352

12.3.1 氮素循环 352

12.3.2 生物固氮 353

12.3.3 硝酸盐的还原作用 353

12.3.4 氨的同化作用 355

12.3.5 氨基酸的生物合成 356

12.3.6 一碳基团代谢 361

12.3.7 硫酸根还原 363

12.4 核苷酸的分解代谢 365

12.4.1 核苷酸的降解 365

12.4.2 嘌呤的分解 366

12.4.3 嘧啶的分解 368

12.5 核苷酸的生物合成 369

12.5.1 核糖核苷酸的生物合成 370

12.5.2 脱氧核糖核苷酸的生物合成 376

13 核酸的生物合成与降解 382

13.1 DNA的生物合成 382

13.1.1 DNA的半保留复制 382

13.1.2 原核生物DNA的复制 384

13.1.3 真核生物DNA的复制 396

13.1.4 DNA复制的其他类型 400

13.1.5 确保DNA复制忠实性的机制 401

13.1.6 逆转录 402

13.2 DNA的突变与重组 404

13.2.1 DNA突变 404

13.2.2 DNA重组 406

13.3 DNA的损伤与修复 408

13.3.1 DNA损伤的类型及产生的原因 408

13.3.2 修复的方式与机制 409

13.4 RNA的生物合成 413

13.4.1 原核生物的转录 414

13.4.2 真核生物的转录 416

13.4.3 真核生物前体RNA的加工 418

13.4.4 RNA的复制 422

13.5 核酸的酶促降解 423

13.5.1 核酸酶 424

13.5.2 脱氧核糖核酸酶 426

13.5.3 限制性内切酶 427

14 蛋白质的生物合成与降解 433

14.1 蛋白质的合成体系 433

14.1.1 mRNA与遗传密码 433

14.1.2 tRNA 437

14.1.3 核糖体 438

14.1.4 辅助因子 440

14.2 蛋白质的生物合成过程 442

14.2.1 原核生物蛋白质的生物合成过程 442

14.2.2 真核生物蛋白质的生物合成特点 448

14.2.3 蛋白质合成的抑制剂 449

14.3 肽链合成后的折叠与修饰 449

14.3.1 多肽链的折叠 449

14.3.2 多肽链的修饰 450

14.4 蛋白质的定位 450

14.4.1 共翻译转移 450

14.4.2 翻译后转移 452

14.5 蛋白质的酶促降解 452

14.5.1 细胞内蛋白质降解的重要性 453

14.5.2 细胞内蛋白质降解的机制 453

15 物质代谢的联系及其调控 457

15.1 物质代谢的相互联系 457

15.1.1 代谢由分解代谢与合成代谢组成 459

15.1.2 物质代谢与能量代谢的关系 459

15.1.3 物质代谢之间的相互关系 460

15.1.4 代谢途径交叉形成网络 461

15.2 代谢调节与控制 462

15.2.1 酶活性的调节 462

15.2.2 酶量的调节 468

15.2.3 细胞区域化调节 475

15.2.4 细胞信号转导 475

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主要参考文献 492