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第1章 在分子水平研究生命的科学 1

1.1 生物化学与分子生物学发展简史 1

1.1.1 从可溶性催化剂的发现到酶学的建立和发展 1

1.1.2 从酒精发酵的研究到代谢途径的阐明 3

1.1.3 从核酸的发现到分子生物学的崛起 4

1.1.4 从蛋白质的初步研究到蛋白质组学的建立 6

1.2 生物化学与分子生物学主要内容 8

1.2.1 生物分子的结构和功能 8

1.2.2 生物体的新陈代谢 9

1.2.3 遗传信息的传递和表达 10

1.3 生物化学与分子生物学与医学的关系 11

1.3.1 生物化学与分子生物学同医学相互促进 11

1.3.2 生物化学与分子生物学引领未来医学发展方向 12

第2章 生命活动的物质基础——蛋白质 14

2.1 蛋白质的分类 14

2.2 蛋白质的分子组成 15

2.2.1 蛋白质的元素组成 15

2.2.2 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 15

2.3 蛋白质的分子结构 19

2.3.1 蛋白质分子中氨基酸的连接方式 19

2.3.2 蛋白质的一级结构 21

2.3.3 蛋白质的空间结构 21

2.3.4 蛋白质结构与功能的关系 27

2.4 蛋白质的理化性质 33

2.4.1 蛋白质的两性解离和等电点 33

2.4.2 蛋白质的胶体性质 33

2.4.3 蛋白质的变性 34

2.4.4 蛋白质的沉淀 34

2.4.5 蛋白质的呈色反应 35

2.5 蛋白质组与蛋白质组学 35

2.5.1 蛋白质组 36

2.5.2 功能蛋白质组 36

2.5.3 蛋白质组学研究的科学意义 36

第3章 生命延续的物质基础——核酸 38

3.1 核酸的化学组成及一级结构 38

3.1.1 碱基 39

3.1.2 戊糖 39

3.1.3 核苷 39

3.1.4 核苷酸 40

3.1.5 核酸的一级结构 42

3.2 DNA的空间结构与功能 42

3.2.1 DNA的二级结构——双螺旋结构模型 43

3.2.2 DNA的超螺旋结构及其组装 45

3.2.3 DNA的功能 46

3.3 RNA的结构与功能 48

3.3.1 信使RNA的结构与功能 49

3.3.2 转运RNA的结构与功能 50

3.3.3 核糖体RNA的结构与功能 52

3.3.4 其他小分子RNA及RNA组学 53

3.4 核酸的理化性质、变性和复性及其应用 55

3.4.1 核酸的一般理化性质 55

3.4.2 DNA的变性 55

3.4.3 DNA的复性与分子杂交 56

3.5 核酸的催化性质 57

3.5.1 核酶 57

3.5.2 脱氧核酶 57

第4章 生命活动的催化剂——酶 59

4.1 酶的分子结构与功能 59

4.1.1 酶的分子组成 60

4.1.2 酶的活性中心 61

4.1.3 同工酶 62

4.2 酶的催化特点 63

4.2.1 酶对底物具有极高的催化效率 64

4.2.2 酶对底物具有高度的特异性或专一性 64

4.2.3 酶具有可调节性 65

4.2.4 酶具有不稳定性 65

4.3 酶的命名与分类 65

4.3.1 酶的命名 65

4.3.2 酶的分类 65

4.4 酶的催化机制 66

4.4.1 酶与底物的诱导契合假说 67

4.4.2 邻近效应和定向排列 67

4.4.3 表面效应 67

4.4.4 多元催化 67

4.5 酶的调节 68

4.5.1 酶活性的调节 69

4.5.2 酶含量的调节 71

4.6 酶促反应动力学 72

4.6.1 酶促反应初速率 72

4.6.2 酶活性 72

4.6.3 影响酶促反应速率的各种因素 73

4.7 酶与医学 81

4.7.1 酶与疾病的发生 81

4.7.2 酶与疾病的诊断 81

4.7.3 酶与疾病的治疗 82

4.7.4 酶在临床检验分析中的应用 82

4.7.5 酶在科学研究中的应用 82

第5章 生命活动不可缺少的小分子——维生素 85

5.1 脂溶性维生素 85

5.1.1 维生素A 85

5.1.2 维生素D 87

5.1.3 维生素E 89

5.1.4 维生素K 90

5.2 水溶性维生素 90

5.2.1 维生素B1 91

5.2.2 维生素B2 92

5.2.3 维生素PP 93

5.2.4 维生素B6 94

5.2.5 泛酸 95

5.2.6 生物素 95

5.2.7 叶酸 95

5.2.8 维生素B12 96

5.2.9 维生素C 97

第6章 生命活动的主要能源——葡萄糖 100

6.1 概述 100

6.1.1 糖类的生理功用 100

6.1.2 糖的消化吸收 100

6.1.3 糖代谢概况 101

6.2 糖的无氧糖酵解 101

6.2.1 糖酵解的反应过程 101

6.2.2 糖酵解的生理意义 103

6.3 糖的有氧氧化 104

6.3.1 糖有氧氧化的反应过程 104

6.3.2 三羧酸循环 106

6.3.3 糖的有氧氧化与ATP生成 109

6.3.4 巴斯德效应 110

6.4 戊糖磷酸途径 110

6.4.1 戊糖磷酸途径的反应过程 110

6.4.2 戊糖磷酸途径的生理意义 111

6.5 糖原的合成与分解 113

6.5.1 糖原的合成代谢 113

6.5.2 糖原的分解代谢 114

6.5.3 糖原贮积病 115

6.6 糖异生 116

6.6.1 糖异生途径 116

6.6.2 糖异生的生理意义 119

6.6.3 乳酸循环 119

6.7 糖代谢的调节 120

6.7.1 糖酵解的调节 120

6.7.2 有氧氧化的调节 121

6.7.3 戊糖磷酸途径的调节 122

6.7.4 糖原合成与分解的调节 122

6.7.5 糖异生的调节 124

6.8 血糖及其调节 124

6.8.1 血糖的来源和去路 124

6.8.2 血糖水平的调节 124

6.8.3 血糖水平异常 125

第7章 不溶于水的营养物质——脂类 128

7.1 脂类的概述 128

7.1.1 脂肪酸的命名 128

7.1.2 脂肪酸的分类 129

7.1.3 脂类的生理功能 129

7.1.4 脂类的消化与吸收 130

7.2 三酰甘油代谢 132

7.2.1 三酰甘油的分解代谢 132

7.2.2 三酰甘油的合成代谢 139

7.3 磷脂的代谢 147

7.3.1 甘油磷脂的代谢 147

7.3.2 鞘磷脂的代谢 151

7.4 胆固醇的代谢 153

7.4.1 胆固醇的结构、分布和生理功能 153

7.4.2 胆固醇的生物合成 153

7.4.3 胆固醇的代谢转化 157

7.5 血浆脂蛋白的代谢 158

7.5.1 血脂 158

7.5.2 血浆脂蛋白的分类、组成及结构 159

7.5.3 血浆脂蛋白的代谢及功能 160

7.5.4 血浆脂蛋白代谢异常 164

第8章 细胞能量代谢的货币——ATP 167

8.1 线粒体氧化体系与氧化磷酸化 168

8.1.1 呼吸链 168

8.1.2 氧化磷酸化是ATP生成的主要方式 173

8.1.3 影响氧化磷酸化的因素 178

8.1.4 ATP是细胞能量的通用货币 180

8.1.5 线粒体内膜选择性地转运物质 182

8.2 非线粒体氧化体系 185

8.2.1 抗氧化酶体系具有清除反应活性氧功能 185

8.2.2 细胞微粒体的氧化体系 186

第9章 人体重要的含氮营养物质——氨基酸 189

9.1 蛋白质的需要量和营养价值 189

9.1.1 氮平衡 189

9.1.2 蛋白质的生理需要量 189

9.1.3 蛋白质的营养价值 190

9.2 食物蛋白质的消化、吸收与腐败 191

9.2.1 蛋白质的消化 191

9.2.2 氨基酸和肽的吸收 193

9.2.3 蛋白质的腐败作用 193

9.3 氨基酸的一般代谢 194

9.3.1 体内蛋白质的降解 194

9.3.2 氨基酸的脱氨基作用 196

9.3.3 α-酮酸的代谢 199

9.4 氨的代谢 200

9.4.1 体内氨的来源 200

9.4.2 氨的去路 200

9.4.3 氨的转运 201

9.4.4 尿素的生成 202

9.5 个别氨基酸的代谢 206

9.5.1 氨基酸的脱羧基作用 207

9.5.2 一碳单位的代谢 209

9.5.3 含硫氨基酸代谢 211

9.5.4 芳香族氨基酸代谢 213

9.5.5 支链氨基酸代谢 215

第10章 遗传物质合成的基本原料——核苷酸 219

10.1 核酸的酶促降解 219

10.2 核苷酸的生理功能 219

10.3 核苷酸在体内的合成过程 220

10.3.1 嘌呤核苷酸的从头合成 220

10.3.2 嘧啶核苷酸的从头合成 224

10.3.3 嘌呤核苷酸的补救合成 226

10.3.4 嘧啶核苷酸的补救合成 227

10.3.5 脱氧核糖核苷酸的生成 227

10.3.6 核苷酸的抗代谢物 229

10.4 核苷酸在体内的分解过程 231

10.4.1 嘌呤核苷酸的分解 231

10.4.2 嘧啶核苷酸的分解 233

第11章 生命的主要特色——代谢网络 235

11.1 代谢网络的特点 235

11.1.1 代谢网络具有整体性 235

11.1.2 代谢网络具有复杂性 236

11.1.3 代谢网络具有可调性 236

11.1.4 代谢网络具有特异性 236

11.1.5 代谢网络具有无尺度性 237

11.2 细胞水平的代谢网络 237

11.2.1 细胞水平代谢网络与物质互变 237

11.2.2 细胞水平代谢网络与能量代谢 240

11.2.3 细胞水平代谢网络的调节 241

11.3 器官水平的代谢网络 244

11.3.1 不同组织器官中物质代谢的特点 244

11.3.2 饥饿状态时器官水平的代谢网络 245

11.3.3 饱食状态时器官水平的代谢网络 247

11.3.4 适度运动时器官水平的代谢网络 248

11.3.5 器官水平代谢网络的调节 249

11.4 整体水平的代谢网络 249

11.4.1 应激状态时整体水平的代谢网络 249

11.4.2 肥胖时整体水平的代谢网络 250

11.5 代谢组学及相关组学 250

11.5.1 代谢组学研究的意义 251

11.5.2 代谢组学的研究方法 251

11.5.3 代谢组学的应用 252

第12章 遗传信息的表达单元——基因 254

12.1 基因 255

12.1.1 基因概念的发展 255

12.1.2 基因的定义 255

12.1.3 基因的功能 255

12.1.4 基因的结构 256

12.2 基因组 261

12.2.1 基因组的概念 261

12.2.2 原核生物基因组 261

12.2.3 真核生物基因组 263

12.2.4 病毒基因组 265

12.3 线粒体DNA 266

12.3.1 线粒体DNA的特征 267

12.3.2 线粒体基因的编码特点 267

12.3.3 线粒体DNA突变与衰老和疾病 267

12.4 人类基因组计划与基因组学 268

12.4.1 人类基因组计划 268

12.4.2 功能基因组学 270

第13章 DNA的生物合成——复制 272

13.1 复制的基本规律 272

13.1.1 半保留复制 272

13.1.2 半不连续复制 273

13.1.3 双向复制 274

13.1.4 保真性复制 275

13.2 参与复制的酶和其他蛋白质 276

13.2.1 解旋酶 276

13.2.2 单链结合蛋白 276

13.2.3 DNA拓扑异构酶 277

13.2.4 引物酶 277

13.2.5 DNA聚合酶 277

13.2.6 DNA连接酶 280

13.3 复制的基本过程 281

13.3.1 原核生物DNA的复制过程 281

13.3.2 真核生物DNA的复制 283

13.4 反转录和其他复制方式 285

13.4.1 RNA指导的DNA合成——反转录 285

13.4.2 其他复制方式 287

13.5 DNA损伤（突变）与修复 287

13.5.1 突变的意义 288

13.5.2 引发突变的因素 288

13.5.3 DNA突变的类型 289

13.5.4 DNA损伤的修复 289

第14章 RNA的生物合成——转录 292

14.1 转录的基本特性 292

14.1.1 转录的不对称性 292

14.1.2 转录的连续性和单向性 293

14.2 RNA聚合酶 293

14.2.1 原核生物RNA聚合酶 293

14.2.2 真核生物RNA聚合酶 294

14.3 与转录起始有关的DNA结构 295

14.3.1 原核生物启动子 295

14.3.2 真核生物启动子 296

14.4 转录过程 297

14.4.1 原核生物的转录过程 297

14.4.2 真核生物的转录过程 299

14.5 RNA前体的加工 303

14.5.1 原核生物RNA前体的加工 303

14.5.2 真核生物RNA前体的加工 304

14.6 RNA依赖的RNA复制 310

14.6.1 RNA复制酶 310

14.6.2 RNA复制的方式 310

第15章 蛋白质的生物合成——翻译 313

15.1 蛋白质生物合成体系 313

15.1.1 mRNA是蛋白质合成的模板 313

15.1.2 tRNA是氨基酸的运载体 316

15.1.3 rRNA参与组成核糖体 316

15.1.4 蛋白质生物合成需要的酶类及各种因子 318

15.2 蛋白质的生物合成过程 319

15.2.1 氨基酸的活化 319

15.2.2 核糖体循环（广义） 320

15.3 翻译后加工 327

15.3.1 新生多肽链的加工修饰 327

15.3.2 新生多肽链中非功能性片段的切除 328

15.3.3 多肽链折叠形成高级结构 328

15.3.4 空间结构的修饰 329

15.4 蛋白质生物合成的干扰和抑制 330

15.4.1 抗生素对蛋白质生物合成的抑制 330

15.4.2 其他干扰蛋白质生物合成的物质 331

15.5 蛋白质在细胞中的分选和定位 332

15.5.1 蛋白质定向输送的两种机制 333

15.5.2 分泌性蛋白质的靶向输送 333

15.5.3 线粒体蛋白的靶向输送 335

15.5.4 细胞核蛋白质的靶向输送 335

第16章 确保基因的精确表达——调控 338

16.1 基因表达调控概述 338

16.1.1 基因表达的特异性 338

16.1.2 基因表达的方式 339

16.1.3 基因表达调控的生物学意义 340

16.2 原核生物基因表达调控 340

16.2.1 原核生物基因表达调控的特点 341

16.2.2 原核生物基因表达转录水平的调控 341

16.2.3 原核生物基因表达翻译水平的调控 347

16.3 真核生物基因表达的调控 349

16.3.1 真核生物基因组结构的复杂性及特点 349

16.3.2 真核生物基因表达调控的特点 350

16.3.3 真核生物基因表达转录前水平的调控 351

16.3.4 真核生物基因表达转录水平的调控 352

16.3.5 真核生物基因表达转录后水平的调控 356

16.3.6 真核生物基因表达翻译水平的调控 357

16.3.7 真核生物基因表达翻译后水平的调控 360

第17章 打破DNA的物种界限——基因工程 363

17.1 基因的天然重组 363

17.1.1 接合作用 363

17.1.2 转化作用 364

17.1.3 转导作用 364

17.1.4 位点特异性重组 365

17.1.5 转座重组 366

17.1.6 同源重组 366

17.2 基因的人工重组 367

17.2.1 基因工程技术的建立与完善 367

17.2.2 基因工程技术中常用的工具酶 368

17.2.3 基因工程技术中常用的载体 371

17.2.4 基因工程的实施过程 376

17.2.5 基因工程技术在医学上的应用 385

第18章 调节人体生理活动的重要环节——信号转导 387

18.1 信息物质 387

18.1.1 细胞外信息分子 387

18.1.2 细胞内信息分子 389

18.2 受体 389

18.2.1 胞膜受体 389

18.2.2 胞内受体 393

18.2.3 受体与配体结合的特点 394

18.2.4 受体活性的调节 395

18.3 信号转导通路 395

18.3.1 胞膜受体介导的信号转导通路 395

18.3.2 胞内受体介导的信号转导通路 402

18.4 细胞信号转导通路的交叉联系 404

18.4.1 一种信息分子可使几条信号转导通路活化 404

18.4.2 一条信号通路的成员可调节另一条信号通路的活性 405

18.4.3 不同信号通路可协同调控同一效应蛋白或基因 405

18.5 细胞信号转导与疾病 405

18.5.1 信号转导异常与疾病发生 405

18.5.2 细胞信号转导与疾病治疗 406

第19章 沟通人体代谢的媒介——血液 407

19.1 血液概述 407

19.2 血浆蛋白 408

19.2.1 血浆蛋白的分类 408

19.2.2 血浆蛋白的特点 410

19.2.3 血浆蛋白的功能 410

19.3 血液凝固 413

19.3.1 凝血因子与抗凝血成分 413

19.3.2 凝血途径 415

19.3.3 血凝块的形成和溶解 415

19.4 血细胞代谢 417

19.4.1 红细胞代谢 417

19.4.2 白细胞代谢 423

第20章 物质代谢的主要基地——肝 426

20.1 肝在物质代谢中的作用 426

20.1.1 肝在糖代谢中的作用 426

20.1.2 肝在脂类代谢中的作用 427

20.1.3 肝在蛋白质代谢中的作用 427

20.1.4 肝在维生素代谢中的作用 428

20.1.5 肝在激素代谢中的作用 428

20.2 肝的生物转化作用 428

20.2.1 生物转化的概念 428

20.2.2 生物转化反应的主要类型 429

20.2.3 影响生物转化作用的因素 434

20.3 胆汁酸的代谢 435

20.3.1 胆汁 435

20.3.2 胆汁酸的种类 435

20.3.3 胆汁酸的生成 436

20.3.4 胆汁酸的肠肝循环 437

20.3.5 胆汁酸的生理功能 438

20.4 胆色素代谢与黄疸 438

20.4.1 胆红素的生成 438

20.4.2 胆红素在血液中的转运 439

20.4.3 胆红素在肝中的代谢 441

20.4.4 胆红素在肠道中的转变 442

20.4.5 胆素原的肠肝循环 442

20.4.6 血清胆红素与黄疸 443

第21章 二十一世纪的医学诊疗技术——基因诊断与治疗 447

21.1 基因诊断 447

21.1.1 基因诊断概述 447

21.1.2 基因诊断的基本策略 450

21.1.3 基因诊断的应用 455

21.2 基因治疗 460

21.2.1 基因治疗概述 460

21.2.2 基因治疗的基本策略及技术流程 463

21.2.3 基因治疗的应用 469

参考文献 474