第一章 蛋白质化学 1
第一节 通论 1
一、蛋白质的化学概念 1
二、蛋白质的分类 1
三、蛋白质的元素组成 4
第二节 蛋白质的组成单位氨基酸 5
一、氨基酸的一般结构特征 5
二、氨基酸的分类和结构 5
三、蛋白质中不常见的氨基酸 6
四、非蛋白质氨基酸(天然氨基酸) 7
五、D-氨基酸研究进展 8
六、氨基酸的一般性质 8
七、氨基酸的化学性质 8
第三节 蛋白质的结构 13
一、蛋白质的一级结构 13
二、蛋白质的二级结构 19
三、纤维状蛋白质的结构 24
四、超二级结构和结构域 27
五、球状蛋白质的三级结构 28
六、蛋白质的四级结构 31
第四节 蛋白质的结构与功能 32
一、蛋白质的一级结构决定其高级结构 32
二、蛋白质的一级结构与功能 33
三、蛋白质的空间结构与功能 35
第五节 蛋白质的性质 45
一、蛋白质的胶体性质 45
二、两性性质和等电点 46
三、蛋白质的变性作用与复性 47
四、蛋白质的沉淀作用 47
五、蛋白质的沉降作用 48
第六节 蛋白质的分离纯化和测定 49
一、蛋白质分离纯化的一般原则 49
二、分离纯化的主要方法 50
三、蛋白质分子量的测定 53
四、蛋白质纯度的鉴别标准 55
五、蛋白质含量的测定 56
提要 56
生化基本题型举例 57
第二章 核苷酸和核酸 59
第一节 碱基、核苷和核苷酸 59
一、碱基、核苷和核苷酸 59
二、核苷酸的生物学功能 62
第二节 磷酸二酯键与多核苷酸 63
第三节 碱基的性质影响核酸结构 65
第四节 DNA结构 67
一、DNA储存遗传信息的证实 67
二、各物种DNA有着独特的碱基组成 68
三、Watson-Crick DNA双螺旋结构 69
四、DNA存在不同的三维结构形式 71
五、与DNA碱基顺序相关的特殊结构 72
第五节 RNA的各类和结构 74
一、信使RNA 74
二、有着更复杂结构的RNA 75
第六节 核酸的变性、复性和杂交 78
一、DNA的变性与复性 78
二、DNA的熔解温度 79
三、核酸的杂交及应用 80
第七节 核酸的化学反应和酶法修饰 80
一、核酸的化学反应 80
二、DNA的酶法甲基化 83
第八节 核酸酶和DNA限制性内切酶 84
一、核酸的酶法水解与核酸酶的分类 84
二、核酸酶的特异性 84
三、限制性内切酶(限制酶) 85
四、限制片段的长度和限制图 85
第九节 DNAG一级结构测定与DNA的化学合成 88
一、DNA碱基顺序的测定 88
二、DNA的化学合成 88
第十章 基因和基因组 91
一、天然DNA分子的大小与顺序特征 91
二、基因与顺反子 93
三、染色体DNA的碱基顺序特征 95
第十一节 DNA超螺旋和染色体结构 96
一、DNA的拓扑学结构 96
二、DNA在体内的包装 102
提要 105
思考题 107
第三章 酶化学 110
第一节 通论 110
一、酶是生物催化剂 110
二、酶催化的特征 110
第二节 酶的分类和命名 112
一、酶的命名 112
二、酶的国际系统分类法 113
三、酶的组成分类 114
第三节 酶催化作用的结构基础和高效催化的策略 115
一、酶分子结构的特征 115
二、酶原及酶原的激活 119
三、酶高效催化的策略 121
第四节 酶促反应的动力学 129
一、酶浓度的影响 129
二、底物浓度对反应速度的影响 129
三、温度对酶促反应速度的影响 133
四、pH的影响 133
五、激活剂的影响 134
六、抑制剂的影响 134
七、过渡态类似物是酶的一种潜在抑制剂 137
第五节 重要的酶类 138
一、多酶体系 138
二、别构酶 138
三、共价调节酶 142
四、同工酶 144
五、固定化酶 145
第六节 酶的分离纯化和活力测定 146
一、酶分离纯化的一般原则 146
二、酶的活力与测定 146
三、回收率和纯化倍数 149
提要 149
思考题 150
第四章 维生素与辅酶 152
第一节 维生素的概念与分类 152
一、维生素的一般概念和重要性 152
二、维生素的命名和分类 152
第二节 重要的脂溶性维生素 153
一、维生素A及维生素A原 153
二、维生素D及维生素D原 154
三、维生素K 155
四、维生素E 156
第三节 重要的水溶性维生素 157
一、维生素C 157
二、维生素B1和焦磷酸硫胺素 158
三、维生素B2(VB2)和FMN、FAD 159
四、泛酸与辅酶A 160
五、烟酸、烟酰胺和NAD、NADP 161
六、维生素B6及其辅酶 162
七、生物素 163
八、叶酸和四氢叶酸 163
九、维生素B12和B12辅酶 164
十、硫辛酸 165
提要 165
思考题 166
第五章 激素化学 167
第一节 激素的概念与分类 167
一、激素的一般概念 167
二、激素的分类 168
第二节 重要的动物激素 168
一、下丘脑激素 168
二、垂体激素 169
三、甲状腺激素 171
四、胰腺激素 172
五、肾上腺激素 173
六、性激素 174
七、前列腺素 175
第三节 激素的调控体系 175
一、下丘脑承上启下的调节 175
二、反馈调节 176
三、多元调控 176
第四节 激素的作用原理 177
一、受体及其特征 177
二、质膜激素受体的信息传递 178
三、甾体激素的作用机制 180
第五节 昆虫激素 181
第六节 植物激素 182
提要 182
思考题 182
第六章 代谢引论 183
第一节 通论 183
一、新陈代谢的一般概念 183
二、同化作用和异化作用 183
三、中间代谢 184
四、呼吸商 184
五、代谢库(池) 184
第二节 新陈代谢研究方法 185
一、同位素示踪法 185
二、酶抑制剂和拮抗物的应用 185
三、整体水平的代谢研究 185
四、器官水平代谢研究 185
五、细胞、亚细胞水平的代谢研究 185
思考题 185
第五章 糖与糖代谢 187
第一节 糖类化学 187
一、糖的分类 187
二、单糖的命名 187
三、单糖的立体结构 189
四、重要的单糖衍生物 190
五、单糖的主要化学性质 191
六、寡糖的化学 192
七、多糖化学 193
第二节 糖的分解代谢 195
一、糖的消化与吸收 196
二、糖的无氧代谢 196
三、糖有氧氧化的一般途径 200
四、乙醛酸循环途径 203
五、磷酸戊糖途径 203
第三节 糖的合成代谢 205
一、糖原的合成 205
二、糖异生作用 206
三、蔗糖的合成 208
四、淀粉的合成 208
第四节 糖代谢的调节 209
一、血糖浓度的调节 209
二、糖酵解途径的调节 210
三、三羧酸循环的调节 211
四、磷酸戊糖途径的调节 212
五、糖异生作用的调节 212
提要 212
思考题 213
第八章 生物氧化 214
第一节 生物能学的基本概念 214
一、能量的性质 214
二、能量的守恒与转化 214
三、ATP是生物体中自由能的流通货币 216
四、关于生物化学中能量变化的一些规定 217
第二节 线粒体氧化体系 218
一、生物氧化中CO2生成的方式 218
二、呼吸链 218
三、线粒体外NADH2的氧化 229
提要 230
思考题 230
第九章 脂类代谢 231
第一节 概述 231
一、脂类的一般概念 231
二、脂肪的消化和吸收 231
第二节 脂肪的分解代谢 232
一、体内甘油三酯的分解 232
二、甘油的代谢 233
三、脂肪酸的分解代谢 233
四、酮体的代谢 238
第三节 脂肪的合成代谢 239
一、脂肪酸的生物合成 239
二、甘油三酸(脂肪)的合成 241
第四节 磷脂和鞘脂的代谢 242
一、磷脂的代谢 242
二、鞘脂的代谢 244
第五节 胆固醇的代谢 245
一、胆固醇的生物合成 246
二、胆固醇的去路 247
提要 249
思考题 250
第十章 氨基酸的代谢 252
第一节 蛋白质的消化与氮平衡 252
第二节 氨基酸的分解代谢 253
一、氨基酸分解的基本反应 253
二、氨基氮的排泄 256
第三节 氨基酸的生物合成 265
一、氨基酸的生物合成 265
二、几种氨基酸合成的简单途径 266
三、氨基酸生物合成途径中的反馈调节 266
提要 268
思考题 268
第十一章 核苷酸代谢 269
第一节 核酸和核苷酸的分解代谢 269
一、嘌呤碱的分解代谢 269
二、嘧啶碱的分解代谢 272
第二节 核苷酸的合成代谢 272
一、嘌呤核苷酸的生物合成 272
二、嘧啶核苷酸的生物合成 276
三、脱氧核糖核苷酸的生物合成 279
提要 281
思考题 282
第十二章 DNA的复制、修复和重组 283
第一节 DNA的代谢 283
一、DNA代谢包括DNA复制、修复和重组 283
二、大肠杆菌遗传图 284
第二节 DNA复制的一般规律 285
一、关于模板的概念 285
二、DNA复制是半保留的 286
三、DNA复制的起始点和方向 286
四、DNA的复制是半不连续的 288
第三节 DNA聚合酶 288
一、DNA是由DNA聚合酶催化合成的 288
二、DNA聚合酶催化DNA合成的精确性 289
三、大肠杆菌的三种DNA聚合酶 290
四、DNA复制需要许多酶和蛋白质因子 291
第四节 细胞DNA复制的阶段性 292
一、DNA复制的起始 292
二、DNA复制的延长阶段 294
三、复制终止过程 296
四、真核细胞DNA的复制 297
第五节 DNA修复 298
一、突变导致肿瘤发生 298
二、错酸修复 299
三、碱基切害修复 301
四、核苷酸切割修复 303
五、直接修复 303
六、重组修复与差错倾向修复 303
第六节 体内DNA重组过程 304
一、同源遗传重组有着多重的功能 305
二、重组需要特殊的酶 306
三、同源重组是DNA修复的重要途径 307
第七节 位点特异遗传重组 308
一、可转座遗传因子可从一个座位转移到另一座位 311
二、免疫球蛋白基因的重组 311
提要 313
思考题 314
第十三章 RNA的代谢 316
第一节 依赖DNA的RNA合成 316
一、RNA是由RNA聚合酶合成的 316
二、模板链与非模板链 318
第二节 足迹法与启动子 319
第三节 RNA合成的终止 321
第四节 真核生物细胞核RNA聚合酶 322
一、RNA聚合酶Ⅱ需要许多其他蛋白质因子 322
二、RNA聚合酶和转录因子在启动子上的组装 323
三、RNA合成的起始 324
四、RNA合成的延长、终止和释放 324
五、RNA聚合酶Ⅱ活性的调节 324
六、DNA指导的RNA聚合酶能被选择性地抑制 324
第五节 新生RNA的剪接和修饰 325
一、除去内含子的剪接过程 325
二、真核生物mRNA进行装饰性加工 329
三、不同RNA剪接方式导致一个基因多种产物 330
四、核糖体RNA和tRNA前体的转录后加工 332
五、细胞 RNA以不同速度降解 333
六、多核苷酸磷酸化酶合成随机顺序的类RNA多聚物 333
第六节 核酶 334
一、Ⅰ类内含子的酶学特性 335
二、M1 RNA 336
第七节 以RNA为模板的DNA和RNA合成 336
一、 反转录酶从病毒RNA产生DNA 336
二、逆转录病毒引起癌症或艾滋病 337
三、用HIV反转录酶抑制物治疗艾滋病 338
四、许多真核生物的转座子与逆病毒有关 339
五、端粒酶是一种特殊的反转录酶 339
六、一些病毒RNA是由RNA指导的RNA聚合酶复制的 340
提要 340
思考题 341
第十四章 蛋白质的生物合成与修饰 343
第一节 概述 343
20世纪50年代蛋白质生物合成研究的几个重要进展 343
第二节 遗传密码的破译 344
一、三联体密码与阅读框 344
二、人工合成多核苷酸和无细胞体系蛋白质合成 345
三、三核苷酸诱导氨酰-tRNA对核糖体的特异结合 345
四、具有特写重复顺序多聚核糖核苷酸模板的合成 346
第三节 遗传密码的几个重要特性 347
一、遗传密码的几个重要特性 347
二、翻译移码和RNA编辑 348
三、tRNA对密码子的识别 350
四、遗传密码的天然改变 351
五、病毒DNA中不同阅读框的重叠基因 353
第四节 蛋白质的生物合成 353
一、核糖体是一个复杂的超分子结构 354
二、转移RNA具有特征性结构 355
三、氨酰-tRNA合成酶和它们催化的反应 356
四、一些氨酰-tRNA合成酶具有校对功能 358
五、氨酰-tRNA合成酶对tRNA的识别 359
六、多肽链的合成从氨基末端开始 359
七、一个特定氨基酸起始蛋白质的合成 360
八、多肽合成起始的三个步骤 361
九、延伸阶段中肽键的形成 362
十、核糖体的校正功能仅限于密码子与反密码子的相互作用 365
十一、多肽合成的终止 366
第五节 多肽链的折叠与加工 368
一、氨基末端和羧基末端的修饰 369
二、信号序列的切除 369
三、氨基酸残基的修饰 369
四、糖侧链的连接 370
五、异戊二烯基团的附加 370
六、辅基的附加 370
七、蛋白酶水解修饰 370
八、二硫键的形成 370
九、蛋白质合成受许多抗生素和毒素抑制 370
第六节 蛋白质投递和降解 371
一、许多真核蛋白的翻译后修饰开始于内质网 371
二、糖基化在蛋白质投递过程中起重要作用 373
三、线粒体和叶绿体蛋白的投递 373
四、通往细胞核的信号传递 375
五、细菌蛋白质投递途径的信号序列 376
六、细胞通过受体介导的胞饮作用输入蛋白 376
七、所有细胞中蛋白质的降解是由专一的系统调节 376
提要 378
思考题 379
第十五章 基因表达的调节 381
第一节 基因表达调节的原理 381
一、RNA聚合酶结合启动子顺序 382
二、转录起始接受DNA结合蛋白的调节 382
第二节 基因的调节单位--操纵子 384
一、许多原核基因是以操纵子为单位调节的 384
二、乳糖操纵子的负调节作用 384
第三节 调节蛋白与DNA的结合 386
一、调节蛋白有单独的DNA结合结构域 386
二、螺旋-转角-螺旋 388
三、锌指 389
四、同质异形结构域 389
第四节 蛋白质与蛋白质的互相作用 389
一、调节蛋白质也有蛋白质-蛋白质互相作用结构域 389
二、亮氨酸拉链 389
三、碱性螺旋-环-螺旋 391
第五节 原核生物基因表达的调节 391
一、Lac操纵子的正调节系统 391
二、阿拉伯糖操纵子的正调节和负调节作用 393
三、色氨酸操纵子的转录弱化调节 395
四、SOS反应的诱导 396
五、核糖体蛋白与rRNA合成的协调 398
六、遗传重组对基因表达的调节 400
第六节 真核基因表达的调节 401
一、具有转录活性的染色质有独特结构 401
二、染色质的乙酰化和核小体置换 402
三、许多真核启动子是正调节的 402
四、反激活蛋白和辅激活蛋白促进普通转录因子的组装 403
第七节 真核基因表达的调节蛋白 404
一、TATA结合蛋白 404
二、DNA结合反激活蛋白 404
三、辅激活蛋白复合物 404
四、转录激活过程 404
五、可逆转录激活 405
六、酵母半乳糖代谢基因既有正调节也有负调节 405
七、DNA结合反激活蛋白具有组件型结构 406
八、真核基因表达的细胞间和细胞内信号调节 408
九、通过磷酸化核转录因子的调节 409
第八节 真核生物mRNA的翻译阻遏 409
第九节 发育过程中调节蛋白的级联控制 410
一、母性基因 411
二、节化基因 412
三、同质异形基因 412
提要 413
思考题 414
第十六章 重组DNA技术 416
第一节 DNA克隆技术的基础 416
第二节 重组DNA技术的基本操作原理 416
一、重要的工具酶 416
二、DNA克隆的载体 417
三、目的基因的获得 421
四、DNA的体外重组 424
五、重组DNA转移技术 424
六、筛选 425
第三节 重组DNA技术的应用 426
一、重组DNA技术产生新品种新选择 426
二、法医学的新武器-DNA指纹法 426
三、工程化微生物用于地下采油、采矿消除污染 427
四、基因治疗与遗传性疾病的基因诊断 427
提要 427
思考题 428
主要参考文献 429