目 录 1
第一篇 导言 1
第1章生命 3
1．生命的起源 4
A．前生物世界 4
B．化学进化 6
2．细胞的结构 7
A．细胞的进化 7
B．原核生物和真核生物 8
3．生物进化 10
A．形态分类学和系统发育学 10
B．复合性的起源 11
C．生物体如何演化 11
A．热力学第一定律：能量守恒 12
4．热力学 12
B．热力学第二定律：熵趋向增加 13
C．自由能 14
D．化学平衡和标准状态 15
E．生命遵循热力学定律 17
第2章水 22
1．水的物理性质 23
A．水的结构 23
B．作为溶剂的水 26
C．疏水效应 27
D．渗透和扩散 29
2．水的化学性质 31
A．水的电离 31
B．酸－碱化学 33
C．缓冲液 35
第二篇 生物分子 41
第3章核苷酸和核酸 43
1．核苷酸的结构和功能 44
2．核酸的结构 48
A．DNA的碱基组成 49
B．双螺旋结构 50
C．单链核酸 54
3．核酸功能的概述 54
A．DNA携带遗传信息 54
B．基因指导蛋白质合成 55
C．RNA世界 57
4．核酸测序 57
A．限制性内切核酸酶 58
B．电泳和限制酶酶切图谱 59
C．链终止测序法 61
D．测序、突变和进化 65
5．DNA重组技术 66
A．克隆技术 67
B．基因文库 70
C．用聚合酶链反应进行DNA扩增 71
D．DNA重组技术的应用 71
第4章氨基酸 80
1．氨基酸结构 81
A．一般性质 81
B．肽键 84
C．分类和特性 85
D．酸－碱性质 87
E．命名简述 88
2．立体化学 89
3．非基本氨基酸 92
A．蛋白质中的氨基酸衍生物 92
B．D－氨基酸 93
C．生物活性氨基酸 93
第5章蛋白质：一级结构 97
1．多肽多样性 98
2．蛋白质纯化 100
A．纯化蛋白质的一般方法 100
B．蛋白质的溶解度 102
C．层析法 103
D．蛋白质电泳 108
E．超速离心 109
3．蛋白质测序 111
A．预备步骤 112
B．多肽裂解 115
C．Edman降解 116
D．蛋白质序列的重建 117
4．蛋白质的进化 119
A．蛋白质序列的进化 119
C．蛋白质单元 124
B．基因重复和蛋白质家族 124
第6章蛋白质：三维结构 129
1．二级结构 131
A．肽平面 131
B．规则性二级结构：α螺旋和β折叠 133
C．纤维蛋白 137
D．蛋白质的非重复结构 142
2．三级结构 147
A．蛋白质结构测定 147
B．基序（超二级结构）与结构域 150
C．蛋白质家族 154
3．四级结构与对称性 155
4．蛋白质折叠与稳定性 157
A．稳定蛋白质结构的作用力 157
B．蛋白质变性与复性 159
C．蛋白质折叠途径 160
D．蛋白质动力学 165
第7章蛋白质功能 169
1．肌红蛋白 170
A．肌红蛋白的结构 170
B．肌红蛋白的功能 171
2．血红蛋白 173
A．血红蛋白的结构 173
B．氧与血红蛋白的结合 176
C．氧结合协同性的机理 178
D．异常的血红蛋白 183
E．别构蛋白 188
3．肌球蛋白与肌动蛋白 189
A．横纹肌的结构 189
B．粗丝与细丝的结构 191
C．肌肉收缩的机制 192
D．非肌肉细胞中的肌动蛋白 195
B．抗体结构 196
4．抗体 196
A．免疫系统概述 196
C．抗原－抗体结合 198
D．抗体多样性的产生 201
第8章碳水化合物 206
1．单糖 207
A．单糖的分类 207
B．构型和构象 208
C．糖的衍生物 211
2．多糖 213
A．二糖 213
B．结构多糖：纤维素和几丁质 214
C．贮存多糖：淀粉和糖原 216
D．糖胺聚糖 217
B．细菌细胞壁 219
3．糖蛋白 219
A．蛋白聚糖 219
C．糖基化蛋白 222
D．寡糖的功能 224
第9章脂质 230
1．脂质的分类 231
A．脂肪酸 231
B．三酰甘油 233
C．甘油磷脂 234
D．鞘脂 237
E．类固醇 239
F．其他脂质 242
2．脂双层 244
A．脂双层的形成 244
B．脂的流动性 245
第10章生物膜 250
1．膜蛋白 251
A．膜内在蛋白 251
B．脂连蛋白 255
C．膜外周蛋白 257
2．膜的结构和组装 258
A．流动镶嵌模型 258
B．红细胞膜 259
C．脂的不对称性 264
D．分泌途径 266
3．脂蛋白和受体介导的内吞作用 270
A．脂蛋白结构 270
B．受体介导的LDL内吞作用 273
4．跨膜运输 275
A．运输的热力学 275
B．介导性运输的机制 276
C．ATP驱动的主动运输 281
D．离子梯度驱动的主动运输 285
第三篇 酶 291
第11章酶催化 293
1．酶的基本性质 294
A．酶的命名 295
B．底物专一性 295
C．辅基和辅酶 298
2．活化能和反应坐标 299
3．催化机理 301
A．酸碱催化 302
B．共价催化 304
C．金属离子催化 306
D．静电催化 307
E．通过邻近和定向效应催化 308
F．通过优先过渡态结合的催化 309
4．溶菌酶 311
A．酶的结构 312
B．催化机理 316
5．丝氨酸蛋白酶 319
A．活性中心 319
B．X射线衍射结构 321
C．催化机理 324
D．酶原 328
第12章酶动力学、抑制与调节 334
1．反应动力学 335
A．化学动力学 335
B．酶动力学 338
C．动力学数据分析 343
D．双底物反应 345
2．酶的抑制作用 346
A．竞争性抑制 349
B．反竞争性抑制 351
C．混合型抑制 352
3．酶活性的调节 354
第四篇 代谢 363
第13章代谢导论 365
1．代谢概观 366
A．营养策略 366
B．代谢途径 367
C．热力学考虑 370
D．代谢通量的控制 371
2．“高能”化合物 372
A．ATP和磷酰基转移 373
B．偶联反应 375
C．其他的磷酸化合物 377
D．硫酯 380
3．氧化－还原反应 382
A．NAD+和FAD 382
B．Nernst方程 382
C．还原电位的测量 385
4．代谢研究的实验方法 387
A．追踪代谢结局 389
B．扰乱体系 391
第14章葡萄糖的分解代谢 395
1．糖酵解总览 396
2．糖酵解反应 398
A．己糖激酶：ATP的第一次利用 398
B．磷酸葡萄糖异构酶 399
C．磷酸果糖激酶：ATP的第二次利用 399
D．醛缩酶 400
E．丙糖磷酸异构酶 403
F．甘油醛－3－磷酸脱氢酶：第一个“高能”中间物的形成 405
G．磷酸甘油酸激酶：第一次ATP的产生 408
H．磷酸甘油酸变位酶 409
I．烯醇化酶：第二个“高能”中间物的生成 410
J．丙酮酸激酶：第二个ATP的产生 411
3．发酵：丙酮酸在无氧条件下的命运 414
A．同型乳酸发酵 415
B．酒精发酵 415
C．发酵的能量学 419
4．糖酵解的调控 420
A．磷酸果糖激酶：肌肉中糖酵解的主要流量控制酶 421
B．底物循环 423
5．葡萄糖以外的己糖代谢 424
A．果糖 425
B．半乳糖 426
C．甘露糖 428
6．磷酸戊糖途径 429
A．阶段1：产生NADPH的氧化反应 430
B．阶段2：核酮糖－5－磷酸的异构化和差向异构化作用 431
C．阶段3：碳－碳键的断裂和形成反应 434
D．磷酸戊糖途径的调控 434
第15章糖原代谢和糖异生作用 439
1．糖原分解 441
A．糖原磷酸化酶 442
B．糖原脱支酶 445
C．磷酸葡糖变位酶 446
2．糖原合成 447
A．UDP－葡萄糖焦磷酸化酶 448
B．糖原合酶 449
C．糖原分支酶 450
3．糖原代谢的调节 452
A．糖原磷酸化酶和糖原合酶的直接变构调节 452
B．糖原磷酸化酶和糖原合酶的共价修饰 453
C．激素对糖原代谢的影响 460
4．糖异生作用 464
A．丙酮酸到磷酸烯醇式丙酮酸 466
B．水解反应 469
C．糖异生作用的调节 469
5．其他的碳水化合物生物合成途径 471
第16章柠檬酸循环 478
1．柠檬酸循环总览 479
2．乙酰CoA的合成 482
A．丙酮酸脱氢酶多酶复合物 482
B．丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应 483
3．柠檬酸循环的酶 487
A．柠檬酸合酶 487
B．顺乌头酸酶 488
C．依赖于NAD+的异柠檬酸脱氢酶 489
D．α－酮戊二酸脱氢酶 490
E．琥珀酰CoA合成酶 491
F．琥珀酸脱氢酶 491
G．延胡索酸酶 494
H．苹果酸脱氢酶 494
4．柠檬酸循环的调节 495
A．丙酮酸脱氢酶的调节 496
B．柠檬酸循环的限速酶 497
5．与柠檬酸循环有关的反应 499
A．利用柠檬酸循环中间物的途径 499
B．柠檬酸循环中间物的添补反应 500
C．乙醛酸途径 500
第17章电子传递和氧化磷酸化 505
1．线粒体 506
B．线粒体的转运系统 507
A．线粒体的结构 507
2．电子传递 510
A．电子传递的热力学 510
B．电子传递的顺序 511
C．复合体Ⅰ（NADH－辅酶Q氧化还原酶） 514
D．复合体Ⅱ（琥珀酸－辅酶Q氧化 517
还原酶） 517
E．复合体Ⅲ（辅酶Q－细胞色素c氧化还原酶） 519
F．复合体Ⅳ（细胞色素c氧化酶） 522
3．氧化磷酸化 524
A．化学渗透学说 524
B．ATP合酶 526
C．P/O比 530
D．氧化磷酸化解偶联 531
4．ATP形成的调控 531
B．氧化代谢的协同调控 533
A．氧化磷酸化的调控 533
5．有氧代谢的生理意义 535
A．细胞色素P450 536
B．活性氧种类 536
C．抗氧化剂作用机制 537
第18章光合作用 542
1．叶绿体 543
A．叶绿体结构 544
B．光合色素 545
2．光反应 547
A．光和物质的相互作用 547
B．光合细菌中的电子传递 549
C．双中心电子传递 551
D．光合磷酸化 559
3．暗反应 560
A．卡尔文循环 560
B．卡尔文循环的调控 565
C．光呼吸 566
第19章脂类代谢 573
1．脂的消化、吸收和转运 574
A．消化和吸收 574
B．脂的转运 577
2．脂肪酸的氧化 578
A．脂肪酸的活化 579
B．转运穿过线粒体膜 579
C．β氧化 580
D．不饱和脂肪酸的氧化 583
E．奇数碳原子脂肪酸的氧化 583
F．过氧化物酶体的β氧化 588
3．酮体 589
4．脂肪酸的生物合成 590
A．线粒体乙酰CoA转运到细胞质 591
B．乙酰CoA羧化酶 592
C．脂肪酸合酶 593
D．延长酶和去饱和酶 596
E．三酰甘油的合成 597
5．脂肪酸代谢的调节 599
6．膜脂的合成 602
A．甘油磷脂类 602
B．鞘脂类 605
7．胆固醇的代谢 609
A．胆固醇的生物合成 609
B．胆固醇的转运 614
C．胆固醇代谢的调控 615
第20章氨基酸代谢 621
1．细胞内蛋白质的降解 622
A．溶酶体降解 623
B．泛素 623
C．蛋白酶体 625
2．氨基酸脱氨 626
A．转氨作用 626
B．氧化脱氨 629
3．尿素循环 630
A．尿素循环中的各个反应 630
B．尿素循环的调控 633
4．氨基酸的降解 633
A．丙氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸被降解为丙酮酸 635
B．天冬酰胺和天冬氨酸被降解为 637
草酰乙酸 637
C．精氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、组氨酸和脯氨酸被降解为α－酮戊二酸 638
D．异亮氨酸、甲硫氨酸和缬氨酸被降解为琥珀酰CoA 638
E．亮氨酸和赖氨酸降解产生乙酰乙酸和（或）乙酰CoA 644
F．色氨酸被降解为丙氨酸和乙酰乙酸 644
G．苯丙氨酸和酪氨酸被降解为延胡索酸和乙酰乙酸 644
5．氨基酸的生物合成 647
A．非必需氨基酸的生物合成 650
B．必需氨基酸的生物合成 654
6．氨基酸代谢的其他产物 660
A．血红素的生物合成和降解 661
B．生理活性胺的生物合成 665
C．氧化氮 666
7．固氮作用 667
第21章哺乳动物的燃料代谢：代谢的 672
整体性及其调节 672
1．器官特异性 673
A．脑 674
B．肌肉 675
C．脂肪组织 676
D．肝脏 677
A．Cori循环 679
2．器官之间的代谢途径 679
B．葡萄糖－丙氨酸循环 680
C．葡萄糖转运蛋白 680
3．激素作用的机制：信号转导 682
A．燃料代谢的激素调节 683
B．腺苷酸环化酶信号系统 684
C．受体酪氨酸激酶 687
D．磷酸肌醇途径 694
4．燃料代谢失调 696
A．饥饿 696
B．糖尿病 698
C．肥胖症 699
第22章核苷酸代谢 705
1．嘌呤核糖核苷酸的合成 706
A．肌苷酸的合成 706
B．腺嘌呤和鸟嘌呤核糖核苷酸的合成 709
C．嘌呤核苷酸生物合成的调节 710
D．嘌呤的补救途径 711
2．嘧啶核糖核苷酸的合成 712
A．UMP的合成 712
B．UTP和CTP的合成 714
C．嘧啶核苷酸生物合成的调节 714
3．脱氧核糖核苷酸的生成 715
A．脱氧核糖残基的合成 716
B．胸腺嘧啶的来源 720
4．核苷酸的降解 725
A．嘌呤的分解代谢 726
B．尿酸的命运 728
C．嘧啶的分解代谢 730
第五篇 基因表达和复制 735
第23章核酸结构 737
1．DNA螺旋 738
A．DNA几何学 738
B．DNA柔性 742
C．超螺旋DNA 743
2．稳定核酸结构的力 750
A．变性和复性 751
B．碱基对 752
C．碱基堆积和疏水相互作用 753
D．离子相互作用 754
E．RNA结构 754
3．核酸分离 759
A．层析法 759
B．电泳 760
C．超速离心 762
4．DNA－蛋白质相互作用 763
A．限制性内切核酸酶 764
B．原核生物转录控制超二级结构 765
C．真核生物转录因子 768
5．真核生物染色体结构 772
A．组蛋白 774
B．核小体 775
C．染色质结构的更高层次 778
第24章DNA的复制、修复和重组 786
1．DNA复制概论 788
2．原核生物DNA的复制 790
A．DNA聚合酶 790
B．复制的起始 794
C．前导链和后随链的合成 796
D．复制的终止 798
E．复制的忠实性 799
A．真核生物的DNA聚合酶 800
3．真核生物DNA的复制 800
B．真核生物DNA复制的起始 804
C．端粒和端粒酶 804
4．突变 808
A．化学诱变 809
B．致癌剂 812
5．DNA的修复 813
A．损伤的直接回复 813
B．核苷酸切除修复 814
C．SOS反应和重组修复 815
6．重组 817
A．一般性重组的机制 817
B．转座 822
第25章转录与RNA加工 829
A．酶的结构 830
1．RNA聚合酶 830
B．与模板结合 831
C．链的延长 834
D．链的终止 836
2．真核生物的转录 838
A．真核RNA聚合酶 838
B．真核启动子 839
C．转录因子 843
3．转录后加工 846
A．信使RNA的加工 846
B．核糖体RNA的加工 852
C．转移RNA的加工 856
第26章翻译 860
1．遗传密码 861
A．密码子是按顺序解读的三联体 861
B．遗传密码的解译 862
C．遗传密码的本质 864
A．tRNA的结构 866
2．转移RNA及其氨酰化 866
B．氨酰－tRNA合成酶 868
C．密码子－反密码子的相互作用 876
3．核糖体 878
4．多肽的合成 884
A．肽链的起始 885
B．肽链的延伸 889
C．肽链的终止 895
D．翻译的准确性 896
第27章基因表达调控 903
1．基因组形态 903
A．基因数目 905
B．基因簇 907
C．非转录DNA 908
A．lac阻遏物 911
2．原核基因表达调控 911
B．分解代谢物抑制：一个基因活化的例子 915
C．衰减 916
D．λ噬菌体 918
3．真核基因表达调控 926
A．染色质结构和基因表达 926
B．真核细胞的转录调控 929
C．体细胞重组和抗体多样性 933
D．转录后和翻译调控 935
E．发育的分子基础 938
附录 949
词汇表 951
问题解答 1011
常用缩略语 1044
索引 1047