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第一章 导论 1

第一节 生命、细胞和生物分子 1

一、生物分子 1

（一）生物分子是含碳的化合物 1

（二）生物分子是分级的 1

二、细胞是生命的基本单位 2

三、生物分子的特性反映它们对生命状态的适应 3

（一）生物大分子和它们的构件具有方向性 3

（二）某些生物大分子是信息分子 4

（三）生物大分子具有特征性结构 4

（四）非共价作用力维持生物大分子的结构 4

（五）结构互补性影响着生物分子的相互作用和生命状态 4

（六）生命的活动限制在一个窄小的环境范围内 4

第二节 水是生命的介质 5

一、水分子的结构 5

二、水参与了许多生物化学过程 6

三、水的溶剂特性 6

四、疏水相互作用 6

五、中极两性化合物 7

六、水的离子化和pH 7

七、酸碱化学 8

（一）酸是质子的供体 9

（二）酸的强度可用它的解离常数来表示 9

（三）溶液的pH由酸和碱的相对浓度决定 9

八、缓冲系统 10

第三节 生物化学与其他学科的关系 11

一、生物化学与化学、物理学和数学的关系 11

二、生物化学与生物学其他学科的关系 12

第二章 氨基酸与蛋白质的一级结构 13

第一节 氨基酸 13

一、氨基酸的种类和结构 13

（一）氨基酸的结构共性 13

（二）氨基酸侧链的性质与分类 14

（三）氨基酸名称的缩写符号 16

二、“非标准”氨基酸 17

三、氨基酸的旋光性和构型 17

四、氨基酸的酸碱性质 19

（一）氨基酸的两性电离性质 19

（二）氨基酸的酸碱滴定曲线 21

（三）滴定曲线可以预示氨基酸的电荷变化 22

第二节 氨基酸分离和分析 24

一、氨基酸的电泳分离 25

二、离子交换层析是分离氨基酸的有效方法 26

第三节 肽 28

一、肽、肽键和肽链 28

二、肽的性质 30

三、生物活性肽 30

第四节 蛋白质的分离与鉴定 32

一、蛋白质的溶解性质与盐析分离 32

二、离子交换柱层析 34

三、疏水（相互作用）层析 35

四、凝胶过滤层析 35

五、蛋白质的配体专一性与亲和层析分离 36

六、蛋白质电泳 37

（一）非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 38

（二）SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳 38

（三）双向电泳 39

（四）毛细管电泳 40

（五）电泳后的蛋白质检测 40

第五节 蛋白质一级结构的测定 41

一、蛋白质结构概述 41

二、蛋白质一级结构测定 42

（一）末端分析 43

（二）二硫键的拆开 44

（三）氨基酸组成分析 45

（四）肽链的部分水解 45

（五）肽碎片的氨基酸顺序分析 47

（六）片段重叠重构完整肽链的氨基酸顺序 48

（七）测定蛋白质基因的顺序可推测蛋白质的一级结构 49

（八）数据库可提供不同蛋白质顺序的信息 49

三、蛋白质与生物进化 49

（一）蛋白质氨基酸的顺序与生物进化 50

（二）基因复制和蛋白质家族 50

四、完全不同的蛋白质也可能来自同一个祖先 53

五、蛋白质一级结构的个体差异 54

第三章 蛋白质的结构与功能 55

第一节 研究蛋白质空间结构的方法 55

一、X射线晶体衍射法是研究蛋白质空间结构的主要方法 55

二、核磁共振光谱法研究液态蛋白质的构象 57

第二节 蛋白质的二级结构 57

一、肽基的结构 57

二、多肽链主链的构象可以用它们的扭角来描述 57

三、多肽允许的构象可以用拉式图预测 59

四、α－螺旋是有规律的主链构象 60

五、β－结构 62

六、非重复结构 63

（一）β－转角 64

（二）环形构象 64

（三）无序结构 64

第三节 纤维状蛋白质——细胞和组织的结构物质 65

一、α－角蛋白——螺旋的螺旋 65

二、丝心蛋白 66

三、胶原蛋白 67

第四节 球状蛋白质和三级结构 70

一、三级结构的某些特征 70

（一）球状蛋白质通常含有α－螺旋和β－折叠两种结构要素 70

（二）侧链基团的定位随它们的极性而变化 71

（三）球状蛋白质具有紧密堆砌的核心 71

（四）超二级结构 71

（五）域结构 72

二、蛋白质空间结构稳定的因素 73

（一）静电相互作用 73

（二）氢键 75

（三）疏水作用 75

（四）二硫键 77

三、蛋白质的变性与复性 78

（一）蛋白质的变性导致空间构象的破坏 78

（二）蛋白质的复性实验 79

四、蛋白质折叠途径 80

（一）多肽链的折叠是一个有序的过程 80

（二）分子伴侣 81

五、蛋白质结构预测 82

第五节 寡聚体蛋白质和四级结构 83

一、四级结构研究的内容 83

二、寡聚体蛋白质亚基的对称性 83

（一）环状对称 84

（二）二面体对称 84

（三）其他类型的旋转对称 85

三、亚基组成的测定 85

（一）杂交法提供四级结构的信息 85

（二）交联法 85

四、寡聚体蛋白质存在的意义 85

（一）提高蛋白质的稳定性 85

（二）遗传上的经济性和有效性 86

（三）亚基汇聚形成酶的活性部位 86

（四）协同性 86

第六节 蛋白质空间结构与功能的关系 86

一、血红蛋白与肌红蛋白的生理作用 86

二、肌红蛋白和血红蛋白的结构 87

（一）肌红蛋白的结构 87

（二）血红蛋白的结构 88

三、血红蛋白与肌红蛋白的氧合曲线 89

（一）氧合曲线的比较 89

（二）氧合曲线的不同反映出生理环境的差异 92

四、协同效应的机制 92

（一）氧合和脱氧血红蛋白有不同的四级结构 92

（二）协同效应的机制 93

五、H+和CO2能促进血红蛋白与氧的解离 95

（一）波尔效应促进氧的转运 95

（二）波尔效应产生的原因 96

（三）CO2影响血红蛋白对氧亲和力的机制 97

六、二磷酸甘油酸对血红蛋白与O2结合的影响 97

第四章 酶 100

第一节 酶的基本性质 100

一、酶是生物催化剂 100

二、酶加快细胞内的化学反应速率 100

三、酶不能改变化学反应的平衡 101

四、酶的催化反应具有专一性 101

五、酶的组成 101

（一）酶是蛋白质 101

（二）酶的组成 102

（三）酶的活性部位 103

六、某些RNA具有催化活性 103

七、催化抗体——抗体酶 104

第二节 酶的命名与分类 105

一、酶的命名 105

二、酶的分类 106

第三节 酶反应动力学 107

一、化学反应动力学 108

（一）化学反应级数与速率方程 108

（二）活化能与速率常数的关系 109

二、酶促反应动力学 109

（一）米－曼氏方程 110

（二）米氏常数的涵义 111

（三）Vmax、Km和反应级数的关系 112

（四）酶单位 113

（五）转换数 113

（六）kcat/Km 114

（七）Km和Vmax可从直线方程图求解 114

（八）pH对酶活性的影响 117

（九）温度对酶活性的影响 118

三、多底物酶促动力学 118

（一）顺次反应 118

（二）乒乓反应 119

第四节 酶的抑制作用 122

一、可逆抑制剂同酶的结合都是非共价的 122

（一）竞争性抑制剂只同自由酶结合 122

（二）反竞争性抑制剂只能同ES结合 123

（三）非竞争性抑制剂既能同酶结合又能同ES结合 123

二、可逆抑制剂在实验室和临床上的应用 125

三、不可逆抑制剂与酶共价结合 127

第五节 酶的作用机制 128

一、酶的底物专一性 129

（一）酶的底物立体专一性 129

（二）酶的几何专一性 130

二、专一性是分子识别的结果 131

（一）“锁－钥”模型 131

（二）“诱导契合”模型 131

三、酶和底物间的相互作用力是催化作用的关键 132

（一）底物与酶的邻近极大地有利于酶促反应 132

（二）酶－底物复合物的形成伴随着熵减和去稳定 132

四、酶能使转换态稳定 134

五、酸－碱催化 135

六、共价催化 135

七、金属离子催化 138

八、溶菌酶的作用机制 139

（一）溶菌酶的结构及与底物的结合 140

（二）溶菌酶的催化机制 141

九、丝氨酸蛋白酶的结构特点与作用机制 142

（一）丝氨酸蛋白酶的结构特点 142

（二）丝氨酸蛋白酶的作用机制 144

（三）丝氨酸蛋白酶进化上的关系 144

十、天冬氨酸蛋白酶类的结构特点与作用机制 145

（一）天冬氨酸蛋白酶类的结构特点 145

（二）天冬氨酸蛋白酶的作用机制 146

（三）AIDS病毒HIV蛋白酶是一种天冬氨酸蛋白酶 146

第六节 酶活性的调节 148

一、酶原的激活 148

二、同工酶 149

三、多酶复合物和多功能酶 150

（一）多酶复合物 150

（二）多功能酶 150

四、别构酶 151

（一）别构酶的结构特点 151

（二）别构效应 151

（三）调节 物 151

（四）别构酶的动力学特征 152

（五）别构酶亚基之间的通讯联系 153

五、共价修饰 154

第五章 核酸 157

第一节 核苷酸与核酸的共价结构 157

一、核苷酸由碱基、戊糖和磷酸组成 157

（一）含氮碱 157

（二）核苷 159

二、DNA和RNA 中的核苷酸 159

（一）核酸中的核苷酸类别 159

（二）细胞内游离的核苷酸及核苷酸衍生物 161

三、紫外吸收特性 162

四、核苷酸的解离性质 164

五、磷酸二酯键与多聚核苷酸链 165

第二节 DNA的结构 168

一、DNA分子的碱基组成特征 168

二、DNA的二级结构 168

（一）Watson-Crick双螺旋结构 168

（二）维持DNA双螺旋结构稳定的作用力 169

（三）DNA二级结构的其他形式 171

（四）DNA结构的多样性 171

三、DNA的柔性 171

（一）DNA的构象柔性是受到限制的 172

（二）糖－磷酸骨架存在结构张力 173

四、DNA的超螺旋结构 173

（一）DNA超螺旋 173

（二）DNA拓扑学性质 175

五、DNA结构与功能的关系 176

（一）DNA是遗传物质 176

（二）基因是DNA分子上的一段序列 176

（三）DNA双螺旋结构提供了遗传信息传递的基础 177

（四）基因指导蛋白质合成 177

第三节 DNA的序列分析 178

一、DNA限制性内切酶 178

（一）DNA的限制与修饰 178

（二）限制性内切酶和限制性图谱 178

二、DNA片段的核苷酸顺序测定 181

（一）链终止法 181

（二）测序的自动化为大规模DNA测序提供了技术保障 181

三、DNA分子组织结构的某些特点 183

（一）基因重叠 183

（二）基因中的插入序列 184

（三）重复序列（repetitive sequences） 185

（四）回文结构 185

第四节 RNA的结构特征 186

一、信使RNA的结构特征 186

（一）非翻译区和Shine-Dalgarno序列 187

（二）5′端甲基化“帽”结构 187

（三）3′端多聚腺苷酸结构 187

二、转移RNA的结构 188

（一）tRNA的二级结构 188

（二）tRNA的三级结构 189

三、核糖体RNA 190

四、核内小分子RNA 193

第五节 核酸的性质 193

一、核酸的溶解性质 193

二、核酸的紫外吸收特性 193

三、核酸的沉降特性和浮力密度 194

四、DNA的变性与复性 195

（一）DNA的变性 195

（二）DNA的复性 197

（三）DNA印迹 200

第六节 核酸的水解 201

一、核酸的酸水解和碱水解 201

（一）酸水解 201

（二）碱水解 201

二、核酸的酶水解 201

（一）核酸酶的专一性 202

（二）核糖核酸酶 203

（三）脱氧核糖核酸酶 205

（四）蛇毒磷酸二酯酶和脾磷酸二酯酶 205

第六章 糖类 206

第一节 单糖 206

一、单糖的直链结构及构型 206

（一）单糖的直链结构 206

（二）单糖的D－及L－构型 207

二、单糖的环状结构 209

（一）单糖的α和β型 209

（二）单糖的Haworth式结构 209

三、单糖的构象 211

四、单糖的性质 211

（一）物理性质 211

（二）化学性质 212

五、单糖的衍生物 217

第二节 寡糖 218

一、双糖 218

（一）蔗糖（sucrose） 218

（二）麦芽糖（maltose） 219

（三）乳糖（lactose） 219

二、三糖 219

第三节 多糖 220

一、同多糖 220

（一）淀粉 220

（二）糖原 222

（三）纤维素 222

（四）其他同多糖 224

二、杂多糖 224

（一）透明质酸 224

（二）硫酸软骨素 224

（三）硫酸皮肤素 225

（四）肝素和硫酸肝素 225

（五）硫酸角质素 225

三、细菌多糖 225

（一）肽聚糖 225

（二）磷壁酸 226

（三）脂多糖 227

四、细胞表面多糖 227

第四节 糖蛋白和蛋白聚糖 229

一、糖蛋白 229

（一）O－连接糖蛋白 229

（二）N－连接糖蛋白 230

（三）糖蛋白的生物学功能 230

二、蛋白聚糖 230

第七章 脂质和生物膜 233

第一节 三酰甘油 233

一、脂肪酸 233

二、三酰甘油的结构和类型 236

三、三酰甘油的理化性质 236

（一）物理性质 236

（二）化学性质 236

第二节 甘油磷脂 237

一、甘油磷脂的结构和种类 238

（一）甘油磷脂的结构 238

（二）重要的甘油磷脂 238

二、甘油磷脂的理化性质 241

（一）物理性质 241

（二）化学性质 241

第三节 鞘脂类 241

一、鞘磷脂 241

二、鞘糖脂 242

（一）中性鞘糖脂 242

（二）酸性鞘糖脂 243

第四节 胆固醇 243

一、胆固醇的结构和性质 244

（一）胆固醇的结构 244

（二）胆固醇的性质 244

二、胆固醇在体内的转化 244

（一）转化为胆汁酸 244

（二）转化为类固醇激素 245

（三）转化为7－脱氢胆固醇 245

第五节 生物膜 246

一、生物膜的化学组成 247

（一）脂质 248

（二）膜蛋白 248

二、脂质双分子层是动态的结构 248

（一）脂质双分子层的流动性具温度依赖性 248

（二）胆固醇对膜流动性的调节 249

第八章 生物能学 250

第一节 生物能学和热力学 250

一、生物能的转换服从热力学定律 250

二、细胞需要自由能 251

三、化学反应中自由能的变化 252

（一）化学反应中标准自由能的变化与平衡常数 252

（二）标准自由能的变化可以预示化学反应的方向 253

（三）实际自由能的变化取决于反应物和产物的浓度 253

（四）化学反应中标准自由能的变化是可以相加的 254

第二节 生物氧化还原反应中的自由能变化 256

一、氧化还原反应与氧化还原电势 256

（一）氧化还原反应 256

（二）标准氧化还原电势 256

（三）非标准氧化还原电势 258

二、氧化还原电势与自由能变化的关系 259

三、生物氧化反应的电子载体 260

（一）NAD+是生物氧化反应中的主要电子载体 260

（二）FMN和FAD也是重要的电子载体 261

第三节 ATP在生物能学中的作用 262

一、生物体内的高能磷酸化合物 262

二、ATP水解时标准自由能变化 263

三、ATP是细胞放能反应和吸能反应的主要化学偶联物 265

四、ATP具有较高的磷酸基转移势 265

第九章 代谢总论 267

第一节 生物圈构筑了生物间的依存关系 267

一、代谢的多样性 267

二、氧在代谢中的作用 267

三、生物圈中能量的流动与碳和氧的循环是密切相关的 267

四、氮循环 268

第二节 分解代谢和合成代谢 269

一、分解代谢 269

二、合成代谢 269

三、合成代谢和分解代谢不是相互排他的 270

第三节 代谢途径的控制 271

一、代谢反应速率的热力学考虑 271

二、代谢流量的控制 272

第四节 研究代谢的方法 273

一、追踪代谢物的去向 273

二、扰乱系统 274

第十章 糖酵解和磷酸戊糖途径 275

第一节 糖酵解 275

一、糖酵解的反应顺序 276

（一）葡萄糖（六碳糖）转变成磷酸丙糖（三碳糖） 276

（二）甘油醛－3－磷酸转变成丙酮酸 279

二、糖酵解反应化学计量 284

三、丙酮酸在无氧条件下的代谢去向 286

（一）乳酸的生成 287

（二）酒精发酵 287

四、2,3－二磷酸甘油酸的代谢 290

第二节 糖酵解的调节 291

一、磷酸果糖激酶处在糖酵解的最关键控制部位 291

二、己糖激酶的活性调节 293

三、丙酮酸激酶的活性调节 293

第三节 其他己糖进入糖酵解反应的途径 294

一、果糖有两种不同的途径进入糖酵解反应 294

二、半乳糖进入糖酵解途径 294

三、甘露糖进入糖酵解途径 296

第四节 磷酸戊糖途径 296

一、磷酸戊糖途径的基本过程 296

（一）葡萄糖－6－磷酸的氧化和NADPH及5－磷酸核酮糖的生成 296

（二）戊糖磷酸酯的相互转变 296

（三）碳－碳键裂解与形成 296

（四）磷酸戊糖途径的化学计量 299

二、磷酸戊糖途径运转的程度及调节 299

三、葡萄糖－6－磷酸的利用取决于细胞对NADPH、5－磷酸核糖和ATP的需要 300

第十一章 柠檬酸循环 302

第一节 丙酮酸氧化 302

一、丙酮酸脱氢酶复合物 302

二、丙酮酸脱氢酶复合物催化的反应 303

（一）丙酮酸脱氢酶 304

（二）二氢硫辛酰转乙酰基酶 304

（三）二氢硫辛酰脱氢酶 305

三、辅酶A是重要的酰基载体 306

第二节 柠檬酸循环 307

一、柠檬酸循环的发现 307

二、柠檬酸循环的反应历程 309

（一）柠檬酸的生成 309

（二）异柠檬酸的形成 309

（三）异柠檬酸的氧化脱羧 310

（四）α－酮戊二酸的氧化脱羧反应 311

（五）琥珀酰CoA转变成琥珀酸 312

（六）琥珀酸氧化形成延胡索酸 312

（七）延胡索酸的水合反应 313

（八）草酰乙酸的生成 314

三、柠檬酸循环总观 314

四、柠檬酸循环的生物学意义 315

（一）提供能量 315

（二）柠檬酸循环也是其他有机物完全氧化的一条主要途径 316

（三）柠檬酸循环的双向功能 317

五、柠檬酸循环中间物的回补 317

（一）丙酮酸羧化成草酰乙酸 318

（二）磷酸烯醇式丙酮酸转变成草酰乙酸 318

（三）苹果酸酶催化丙酮酸羧化为苹果酸 318

六、乙醛酸途径 319

第三节 柠檬酸循环的调节 320

一、丙酮酸脱氢酶复合物活性的调节 320

（一）别构调节 321

（二）共价修饰调节 321

二、柠檬酸循环的活性控制 322

第十二章 电子传递与氧化磷酸化 324

第一节 线粒体的结构与功能 324

一、线粒体的形态和结构 324

二、线粒体的跨膜转运系统 326

（一）细胞溶质（胞液）还原力的跨膜转运 326

（二）ADP-ATP转运蛋白 328

第二节 电子传递链 329

一、电子传递链及其组成 329

（一）烟酰胺腺嘌呤核苷酸（NAD+和NADP+） 329

（二）黄素蛋白 329

（三）铁硫蛋白 330

（四）辅酶Q 330

（五）细胞色素 331

二、电子传递链的组织结构及电子传递顺序 333

（一）复合物Ⅰ（NADH CoQ氧化还原酶） 333

（二）复合物Ⅱ（琥珀酸－CoQ氧化还原酶） 335

（三）复合物Ⅲ（CoQ－细胞色素c氧化还原酶） 336

（四）复合物Ⅳ（细胞色素c氧化酶） 338

三、电子传递抑制剂 338

第三节 氧化磷酸化 340

一、化学渗透学说 340

二、ATP合酶 341

三、P/O比 344

四、氧化磷酸化解偶联 344

五、氧化磷酸化的控制 346

第四节 有氧代谢的生理相关问题 347

一、细胞色素P450 347

二、活性氧 347

三、抗氧化剂作用机制 348

第十三章 糖原代谢和糖异生作用 350

第一节 糖原的降解 351

一、糖原磷酸化酶催化糖原的降解 352

二、糖原磷酸化酶的结构和作用机制 352

三、糖原脱支酶 353

四、磷酸葡萄糖变位酶 353

第二节 糖原的合成 356

一、UDP－葡萄糖是糖基转移的活泼形式 356

二、糖原合酶催化糖原合成 358

三、糖原分支的产生 359

第三节 糖原代谢的调节 359

一、糖原磷酸化酶和糖原合酶的别构调节 359

二、糖原磷酸化酶和糖原合酶的共价修饰调节 360

三、糖原磷酸化酶和糖原合酶的酶促级联调节 360

（一）依赖于cAMP的蛋白激酶系统 361

（二）磷蛋白磷酸酶－1系统 364

（三）糖原合酶的共价修饰 365

四、激素对糖原代谢的影响 366

（一）胰高血糖素 367

（二）肾上腺素 367

（三）胰岛素 367

第四节 葡萄糖的异生作用 369

一、葡萄糖异生作用的前体 369

二、动物的肝脏和肾是糖异生作用的主要场所 369

三、葡萄糖异生作用的途径 369

（一）丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 369

（二）葡萄糖异生作用的代谢物跨膜转运 372

（三）葡萄糖异生作用需要果糖－1,6－二磷酸酶和葡萄糖－6－磷酸酶 373

四、糖异生作用的能量消耗 373

五、Cori循环 374

第五节 糖异生作用的调节 375

一、乙酰CoA是糖异生作用的重要促进剂 375

二、AMP和柠檬酸是糖异生作用的重要效应物 375

三、果糖－2,6－二磷酸对糖异生作用的调节 375

四、葡萄糖－6－磷酸酶的控制 377

五、底物循环提供了代谢控制的机制 377

第十四章 光合作用 378

第一节 叶绿体是光合作用的部位 378

一、叶绿体的结构和功能 379

二、光合色素 380

三、捕光复合物 381

第二节 光反应 383

一、两光系统（PSⅠ和PSⅡ） 383

二、光合磷酸化 389

第三节 暗反应——碳固定通路 392

一、卡尔文循环 392

二、卡尔文循环的调节 395

三、光呼吸 397

第十五章 脂质代谢 400

第一节 脂质的消化、吸收与转运 400

一、脂质的消化 400

二、脂质的吸收 401

三、脂质的转运 401

四、脂肪的动员 403

第二节 脂肪酸氧化 405

一、脂肪酸β－氧化学说 405

二、脂肪酸的活化 405

三、脂肪酸的跨膜转运 406

四、脂肪酸的β－氧化 406

五、不饱和脂肪酸的氧化 408

六、奇数碳原子脂肪酸的氧化 409

七、脂肪酸的α－氧化 411

八、脂肪酸的ω－氧化 413

九、过氧化物酶体中的β－氧化 413

第三节 酮体的代谢 413

一、酮体的生成 413

二、酮体的氧化 414

三、酮体生成的生理和病理意义 415

第四节 脂肪酸的生物合成 415

一、软脂酸的合成 415

（一）乙酰辅酶A的跨膜转运 415

（二）乙酰辅酶A的羧化 416

（三）NADPH的来源 417

（四）脂肪酸合酶 418

（五）软脂酸的合成过程 419

二、软脂酸碳链的延长 422

（一）线粒体脂肪酸碳链延长酶系 422

（二）内质网脂肪酸碳链延长酶系 422

三、不饱和脂肪酸的合成 422

（一）单不饱和脂肪酸的合成 422

（二）多不饱和脂肪酸的合成 424

四、脂肪酸合成的调节 424

五、甘油三酯的合成 426

第五节 膜脂质的合成 426

一、甘油磷脂的合成 426

（一）磷脂酸的合成 426

（二）磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）和磷脂酰胆碱（卵磷脂）的合成 427

（三）磷脂酰丝氨酸的合成 427

（四）磷脂酰肌醇和心磷脂的合成 427

（五）醚磷脂和缩醛磷脂的合成 430

二、鞘脂类的合成 430

（一）神经酰胺的合成 432

（—）鞘磷脂的合成 434

（三）鞘糖脂的合成 434

（四）神经节 苷脂的合成 435

第六节 胆固醇的代谢 437

一、胆固醇的生物合成 437

（一）甲羟戊酸的合成 437

（二）鲨烯的合成 438

（三）胆固醇的合成 438

二、胆固醇酯的合成 438

三、胆固醇代谢的调节 440

第十六章 氨基酸代谢 442

第一节 蛋白质在体内的降解 442

一、细胞外途径 442

（一）胃中的消化 442

（二）小肠中的消化 442

二、细胞内途径 443

（一）溶酶体的蛋白质降解途径 443

（二）泛素介导的蛋白质降解途径 443

第二节 氨基酸的脱氨基作用 444

一、氧化脱氨基作用 444

（一）L－氨基酸氧化酶与D－氨基酸氧化酶 444

（二）L－谷氨酸脱氢酶 444

二、转氨基作用 445

三、联合脱氨基作用 446

（一）转氨酶与L－谷氨酸脱氢酶的联合脱氨基作用 446

（二）转氨酶与腺苷酸脱氨酶的联合脱氨基作用 447

第三节 鸟氨酸循环 448

一、氨的排泄 448

二、尿素的合成——鸟氨酸循环 448

（一）反应过程 448

（二）尿素合成的调节 450

三、氨的转运 451

（一）丙氨酸－葡萄糖循环 451

（二）谷氨酰胺的合成与分解 451

四、高氨血症与氨中毒 452

第四节 氨基酸的分解代谢 452

一、形成丙酮酸的氨基酸代谢途径 453

（一）丙氨酸 453

（二）苏氨酸、甘氨酸和丝氨酸 453

（三）半胱氨酸 455

二、形成α－酮戊二酸的氨基酸代谢途径 455

（一）组氨酸、谷氨酰胺及谷氨酸 456

（二）精氨酸和脯氨酸 456

三、形成琥珀酰CoA的氨基酸代谢途径 456

（一）甲硫氨酸 456

（二）缬氨酸和异亮氨酸 458

四、形成草酰乙酸的氨基酸代谢途径 460

五、形成乙酰CoA、乙酰乙酸和延胡索酸的氨基酸代谢途径 460

（一）酪氨酸和苯丙氨酸降解成乙酰乙酸和延胡索酸 460

（二）亮氨酸和赖氨酸降解成乙酰乙酸和乙酰CoA 461

（三）色氨酸降解成丙氨酸和乙酰乙酸 462

第五节 氨基酸转变为生物活性物质 464

一、形成生物胺类 464

（一）儿茶酚胺类 464

（二）组氨 465

（三）5－羟色胺 465

（四）γ－氨基丁酸 465

（五）牛磺酸 466

（六）多胺类 466

二、氨基酸与一碳单位 466

（一）四氢叶酸是一碳单位的载体 466

（二）氨基酸与一碳单位 467

（三）一碳单位的生理功用 469

三、氨基酸衍生的其他含氮化合物 469

（一）NO的生成 469

（二）赖氨酸与肉碱 469

（三）合成肌酸 470

（四）谷胱甘肽 471

第六节 氨基酸的生物合成 472

一、氨基酸生物合成的碳源 472

二、氨基酸生物合成的氮源 473

三、氨基酸的生物合成 474

（一）α－酮戊二酸衍生型（谷氨酸型） 474

（二）草酰乙酸衍生型（天冬氨酸型） 474

（三）丙酮酸衍生型 477

（四）3－磷酸甘油酸衍生型（丝氨酸型） 479

（五）磷酸烯醇式丙酮酸衍生型 479

（六）5－磷酸核糖衍生型 482

第十七章 核苷酸代谢 484

第一节 嘌呤核苷酸的生物合成 485

一、嘌呤核苷酸的从头合成 485

（一）次黄嘌呤核苷酸（IMP）的合成 485

（二）AMP和GMP的合成 487

二、嘌呤核苷酸的补救合成 488

三、嘌呤核苷酸生物合成的调节 489

第二节 嘧啶核苷酸的生物合成 490

一、嘧啶核苷酸的从头合成 490

二、嘧啶核苷酸的补救合成 492

三、嘧啶核苷酸生物合成的调节 492

第三节 脱氧核糖核苷酸的合成 493

一、核糖核苷酸还原酶催化脱氧核苷酸的生成 493

（一）核糖核苷酸还原酶体系 493

（二）核糖核苷酸还原酶体系催化的反应 495

二、脱氧胸苷酸（dTMP）的合成 497

第四节 核苷酸的降解 497

一、嘌呤核苷酸的分解代谢 497

二、嘧啶核苷酸的分解代谢 499

第五节 核苷酸代谢异常及抗代谢物 500

一、嘌呤核苷酸代谢异常 500

（一）痛风症 500

（二）Lesch-Nyhan综合征 501

（三）ADA缺乏的免疫缺陷症 501

二、嘧啶核苷酸代谢异常 501

三、核苷酸抗代谢物 502

（一）嘌呤类似物 502

（二）嘧啶类似物 502

（三）核苷类似物 503

（四）谷氨酰胺和天冬氨酸类似物 503

（五）叶酸类似物 504

第十八章 物质代谢调节 及激素的作用机制 506

第一节 物质代谢的联系 506

一、沟通不同代谢途径的中间代谢物 506

二、代谢物的相互转变 507

（一）糖类与脂质的互变 507

（二）糖类与氨基酸的互变 507

（三）氨基酸与脂质的互变 508

（四）核苷酸与氨基酸、糖类、脂质代谢的关系 508

第二节 组织、器官代谢的特点及联系 508

一、组织、器官中的能源储备及意义 508

（一）糖类 508

（二）三酰甘油 508

（三）蛋白质 509

二、不同组织、器官的代谢方式及联系 509

（一）主要组织、器官的代谢方式 509

（二）组织、器官间的代谢联系 510

第三节 代谢调节 的机制 511

一、细胞水平的调节 511

（一）细胞内酶的区域化分布 511

（二）酶的别构调节 的生理意义 512

（三）酶的化学修饰调节 的特点 512

（四）酶含量的调节 512

二、激素水平的调节 512

三、整体水平的调节 513

第四节 激素的作用机制——细胞间信息传递 514

一、信息分子与受体 514

（一）信息分子 514

（二）受体 515

（三）信息分子与受体的结合特点 519

二、主要的信息传递途径 519

（一）cAMP－蛋白激酶A途径 519

（二）IP3-Ca2+-CaM蛋白激酶途径 521

（三）DG－蛋白激酶C（C激酶）途径 522

（四）cGMP－蛋白激酶G（G激酶）途径 523

（五）酪氨酸蛋白激酶途径 524

（六）细胞内受体介导的信息传递途径 527

三、不同信息传递间的联系 527

第十九章 DNA复制、修复与重组 529

第一节 DNA的复制总观 529

一、DNA的半保留复制 529

二、复制子、复制起始点与方向 531

（一）复制子的含义与方向 531

（二）研究大肠杆菌OriC及双向复制的方法 531

三、DNA复制的其他模式 534

（一）环式DNA复制 534

（二）D－环（D-loop或称取代环）式 535

第二节 原核生物DNA的复制 535

一、DNA聚合酶Ⅰ的性质和结构 535

（一）DNA聚合酶Ⅰ能催化DNA的合成 535

（二）DNA聚合酶Ⅰ催化反应的特点 536

（三）DNA聚合酶Ⅰ的结构 537

二、DNA聚合酶Ⅱ和Ⅲ的发现 537

三、DNA复制的真实性 539

（一）利用DNA聚合酶催化的聚合反应的保真机制 539

（二）利用DNA聚合酶的3′-5′核酸外切酶活性校时机制 539

（三）利用核苷酸代谢库调节 系统和体内多种修复系统 540

四、DNA聚合酶Ⅲ催化DNA的合成 540

（一）DNA聚合酶Ⅲ催化的聚合反应的性质 540

（二）DNA聚合酶Ⅲ的亚基组成与功能 540

五、DNA复制体及相关蛋白质 541

（一）参与DNA复制的主要酶和蛋白质的特性 541

（二）DNA复制体的结构 544

六、DNA复制起始 544

七、DNA链的延伸 546

（一）DNA合成按5′→3′方向进行 546

（二）引发体 547

（三）复制体与DNA链的延伸 548

八、复制的终止 548

第三节 真核生物DNA的复制 550

一、真核生物DNA复制的特点 550

二、真核生物DNA聚合酶 550

三、端粒DNA的复制与细胞衰老 551

（一）端粒DNA复制是由端粒酶催化完成的 551

（二）端粒变化与细胞衰老 553

第四节 反转录 553

一、反转录酶的发现和鉴定 553

（一）反转录酶的发现 553

（二）反转录酶的性质 554

二、逆转录病毒RNA与其DNA的合成 554

（一）逆转录病毒基因组的结构 554

（二）逆转录病毒双链DNA的合成 556

三、反转录的生物学意义 556

第五节 DNA突变与修复 559

一、DNA损伤与突变 559

（一）化学诱变 559

（二）物理因素致突变 562

（三）致癌剂致突变 563

二、DNA损伤的修复 564

（一）直接修复 565

（二）切除修复 565

（三）错配修复 567

（四）SOS反应与重组修复 567

（五）重组修复 569

第六节 遗传重组 569

一、同源重组机制 569

（一）同源重组的模型 570

（二）同源重组有关的酶和蛋白质 570

二、位点特异性重组 572

（一）λDNA与E.coli DNA重组 572

（二）鞭毛蛋白的相变 573

三、转座作用 574

（一）原核生物转座子 574

（二）真核生物转座子 577

第二十章 转录与加工 580

第一节 原核生物的转录 580

一、RNA聚合酶的性质和结构 580

（一）RNA聚合酶的性质 580

（二）RNA聚合酶的结构 581

二、RNA聚合酶对模板的结合 582

（一）编码链与模板链 582

（二）启动子（顺式作用元件）结构与识别序列 582

三、原核生物基因转录反应 584

（一）模板的识别与转录泡的形成 584

（二）转录的起始 584

（三）RNA链的延伸 584

（四）转录的终止 585

第二节 真核生物的转录 588

一、真核生物RNA聚合酶 588

二、真核生物基因启动子与转录因子 589

（一）RNA聚合酶Ⅰ（Ⅰ类）启动子与转录因子 590

（二）RNA聚合酶Ⅲ（Ⅲ类）启动子与转录因子 590

（三）RNA聚合酶Ⅱ（Ⅱ类）启动子与转录因子 591

三、真核基因转录的激活 595

（一）解抑制作用 595

（二）激活作用 595

四、转录因子对基因转录调控的分子基础 595

（一）识别DNA特异序列的结构域 595

（二）转录起始激活结构域 598

（三）蛋白质－蛋白质、蛋白质－DNA相互作用对转录激活的调节 599

第三节 转录后加工 599

一、RNA前体的加工 599

（一）rRNA前体的加工 599

（二）tRNA前体的加工 602

（三）真核生物mRNA前体的加工 603

二、RNA的编辑 607

（一）碱基的替换 607

（二）碱基的插入 609

（三）向导RNA（gRNA）的作用 609

三、RNA降解与控制 610

四、RNA指导下的RNA合成 610

第二十一章 蛋白质的生物合成 612

第一节 遗传密码 612

一、密码子的揭示 612

（一）三联体密码 612

（二）遗传密码的破译 613

二、密码子的主要特性 614

（一）通用性和变异性 614

（二）简并性与防错 615

（三）不重叠 615

（四）无逗号 616

第二节 蛋白质生物合成的主要部件 616

一、mRNA作为指导肽链合成的模板 616

二、tRNA在蛋白质合成中的作用 616

（一）tRNA反密码子与mRNA密码子的识别 616

（二）tRNA反密码子的摇摆性质 617

三、氨酰－tRNA合成酶 617

四、核糖体作为蛋白质合成的工厂 618

（一）核糖体的组成 618

（二）核糖体的结构与功能 619

（三）多核糖体 619

五、参与蛋白质合成的可溶性因子 619

第三节 蛋白质合成机制 622

一、氨基酸的活化 622

二、蛋白质合成起始 622

（一）起始tRNA 622

（二）原核生物起始复合物的形成 623

（三）真核生物肽链合成起始 625

三、肽链的延伸 625

（一）氨酰－tRNA与核糖体的结合 625

（二）转肽反应 626

（三）移位反应 626

四、肽链合成的终止 627

五、蛋白质合成的抑制剂 628

第四节 分泌蛋白、线粒体膜蛋白的合成与转运 629

一、蛋白质的分泌途径 629

（一）信号肽 629

（二）分泌蛋白的合成机制——边翻译边转运 630

（三）内质网中新生肽链糖基化修饰 631

二、非分泌途径 631

（一）翻译后转运 631

（二）导肽 631

第五节 翻译后蛋白质前体的加工 631

一、前体的加工 632

（一）前体N端前导肽的切除 632

（二）前体的加工 632

二、翻译后蛋白质的修饰 633

三、新生肽链的卷曲与分子伴侣 633

（一）Hsp70在蛋白质折叠中的作用 633

（二）Hsp70和Hsp60在蛋白质折叠中的协同作用 633

第二十二章 基因表达的调节 635

第一节 基因组的组织 635

一、基因组大小和基因数 635

二、非转录DNA 637

三、基因簇 638

（一）rRNA基因组织成重复单位 638

（二）组蛋白基因簇是重复排列的 639

（三）血红蛋白（Hb）基因簇 639

第二节 原核生物基因表达调控 640

一、原核基因表达可在不同水平上调节 641

二、lac操纵子 641

（一）两类操纵子 641

（二）历史背景 641

（三）酶的诱导动力学的研究 642

（四）筛选突变体寻找控制基因 643

（五）操纵子学说 643

（六）1ac阻遏物识别操纵基因与负调节 643

三、分解代谢物与调控 645

四、色氨酸操纵子的阻遏和衰减作用 646

（一）trp操纵子的基因组织 646

（二）trp操纵子的阻遏作用 646

（三）trp操纵子的衰减机制 647

第三节 真核生物基因表达调控 649

一、染色体结构与转录前水平的调节 649

二、真核生物转录水平上的调节 650

三、体细胞重组和抗体多样性 650

（一）小鼠λ型、k型轻链基因家族的组织 650

（二）免疫球蛋白重链基因的组织 651

（三）识别序列与DNA重排 651

四、转录后和翻译的调控 653

（一）转录后的调控 653

（二）真核基因表达翻译水平上的调控 654

主要参考书 657

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