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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FAD382

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P450536

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CoA638

E．亮氨酸和赖氨酸降解产生乙酰乙酸和（或）乙酰CoA644

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DNA743

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DNA908

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