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