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1 绪论1

1.1 生物化学的研究范围1

1.1.1 生物体的化学组成1

1.1.2 生物体的物质能量代谢及调节1

1.1.3 生物体的信息代谢2

1.2 生物化学的发展简史3

1.3 生物化学与其他学科的关系4

1.4 生物化学的应用和发展前景5

思考题6

数字课程学习资源6

2 核酸的结构与功能7

2.1 核酸的种类和化学组成7

2.1.1 核酸的种类和分布7

2.1.2 核酸的化学组成8

2.1.3 核酸的生物学功能12

2.2 核酸的结构14

2.2.1 核酸的一级结构14

2.2.2 DNA的二级结构16

2.2.3 DNA的高级结构21

2.2.4 RNA的结构23

2.3 核酸的理化性质及其应用26

2.3.1 核酸的一般性质26

2.3.2 核酸的紫外吸收性质27

2.3.3 核酸的变性与复性27

2.3.4 分子杂交29

思考题29

数字课程学习资源29

3 蛋白质化学30

3.1 氨基酸31

3.1.1 蛋白质氨基酸的结构及分类31

3.1.2 氨基酸的理化性质33

3.2 肽36

3.2.1 肽和肽链的结构及命名36

3.2.2 重要的天然寡肽37

3.3 蛋白质的分子结构38

3.3.1 蛋白质的一级结构38

3.3.2 蛋白质的构象和维持构象的作用力40

3.3.3 蛋白质的二级结构41

3.3.4 蛋白质的三级结构45

3.3.5 蛋白质的四级结构48

3.4 蛋白质结构与功能的关系48

3.4.1 一级结构与功能的关系49

3.4.2 空间结构与功能的关系50

3.5 蛋白质的重要性质54

3.5.1 蛋白质的两性解离及等电点54

3.5.2 蛋白质的胶体性质55

3.5.3 蛋白质的相对分子质量55

3.5.4 蛋白质的沉淀反应57

3.5.5 蛋白质的变性与复性58

3.5.6 蛋白质的紫外吸收与显色反应59

3.6 蛋白质的分类59

3.6.1 简单蛋白质60

3.6.2 结合蛋白质60

3.7 蛋白质的分离提纯及应用62

3.7.1 蛋白质分离纯化的一般原则62

3.7.2 蛋白质的应用62

思考题63

数字课程学习资源63

4 酶64

4.1 酶的概念64

4.1.1 酶是生物催化剂64

4.1.2 酶的化学本质65

4.1.3 酶的专一性67

4.2 酶的分类和命名68

4.2.1 酶的分类69

4.2.2 酶的编号69

4.2.3 酶的命名70

4.3 酶的作用机制70

4.3.1 酶的催化作用与活化能70

4.3.2 中间产物学说71

4.3.3 酶的活性部位和必需基团72

4.3.4 诱导契合学说73

4.3.5 影响酶催化效率的因素74

4.3.6 酶催化机制的举例75

4.4 酶促反应动力学80

4.4.1 酶促反应速率的测量80

4.4.2 酶浓度对酶作用的影响81

4.4.3 底物浓度对酶作用的影响和米氏方程81

4.4.4 pH对酶作用的影响84

4.4.5 温度对酶作用的影响84

4.4.6 激活剂对酶作用的影响85

4.4.7 抑制剂对酶作用的影响85

4.5 酶活性的调节89

4.5.1 别构酶90

4.5.2 同工酶91

4.5.3 共价修饰酶92

4.5.4 酶原激活93

4.6 酶活性的测定及分离提纯94

4.6.1 酶活性的测定94

4.6.2 酶的分离提纯95

4.7 酶工程简介96

4.7.1 酶的应用96

4.7.2 酶工程的概念及研究内容96

4.8 维生素与辅酶97

4.8.1 维生素B1和脱羧辅酶97

4.8.2 维生素B2和黄素辅酶98

4.8.3 泛酸和辅酶A98

4.8.4 维生素PP和辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ99

4.8.5 维生素B6和磷酸吡哆醛100

4.8.6 生物素101

4.8.7 叶酸和四氢叶酸101

4.8.8 维生素B12102

4.8.9 维生素C（抗坏血酸）102

4.8.10 硫辛酸103

4.8.11 维生素A103

4.8.12 维生素D104

4.8.13 维生素E104

4.8.14 维生素K104

思考题105

数字课程学习资源106

5 脂质与生物膜107

5.1 生物体内的脂质107

5.1.1 单脂：脂肪酸、脂肪（三酰甘油）和蜡108

5.1.2 复合脂：磷脂、鞘磷脂和鞘糖脂109

5.1.3 非皂化脂：固醇和萜113

5.2 生物膜的结构与功能114

5.2.1 生物膜的化学组成114

5.2.2 生物膜的结构——流动镶嵌模型117

5.2.3 生物膜的功能118

思考题123

数字课程学习资源123

6 新陈代谢概论124

6.1 新陈代谢的概念124

6.2 新陈代谢类型125

6.2.1 分解代谢与合成代谢125

6.2.2 代谢反应类型125

6.2.3 能量代谢126

6.2.4 新陈代谢的调节126

6.3 新陈代谢的研究方法126

思考题127

数字课程学习资源127

7 糖类分解代谢128

7.1 糖代谢总论128

7.2 生物体内的糖类129

7.2.1 单糖129

7.2.2 寡糖132

7.2.3 多糖133

7.3 双糖和多糖的酶促降解135

7.3.1 蔗糖、麦芽糖、乳糖的酶促降解135

7.3.2 淀粉（糖原）的酶促降解135

7.3.3 细胞壁多糖的酶促降解137

7.4 糖酵解138

7.4.1 糖酵解的概念138

7.4.2 糖酵解的化学历程139

7.4.3 糖酵解的化学计量与生物学意义141

7.4.4 糖酵解的其他底物143

7.4.5 丙酮酸的去路143

7.4.6 糖酵解的调控144

7.5 三羧酸循环145

7.5.1 丙酮酸氧化为乙酰CoA145

7.5.2 三羧酸循环的化学历程与化学计量146

7.5.3 三羧酸循环的调控152

7.5.4 三羧酸循环的生物学意义152

7.6 磷酸戊糖途径152

7.6.1 磷酸戊糖途径的生物化学历程153

7.6.2 磷酸戊糖途径的化学计量与生物学意义155

7.6.3 磷酸戊糖途径的调控156

7.7 糖醛酸途径156

思考题156

数字课程学习资源157

8 生物氧化与氧化磷酸化158

8.1 生物氧化概述158

8.1.1 生物氧化的概念158

8.1.2 生物化学反应的自由能变化160

8.1.3 高能化合物163

8.2 电子传递链（呼吸链）166

8.2.1 线粒体166

8.2.2 电子传递链166

8.2.3 电子传递抑制剂170

8.3 氧化磷酸化171

8.3.1 氧化磷酸化的概念及类型171

8.3.2 氧化磷酸化与电子传递的偶联171

8.3.3 氧化磷酸化的机制172

8.3.4 氧化磷酸化的解偶联和抑制175

8.3.5 线粒体穿梭系统176

8.3.6 能荷176

8.4 其他末端氧化酶系统177

8.4.1 多酚氧化酶系统178

8.4.2 抗坏血酸氧化酶系统178

8.4.3 黄素蛋白氧化酶系统178

8.4.4 超氧物歧化酶和过氧化氢酶178

8.4.5 植物抗氰氧化酶系统179

思考题179

数字课程学习资源179

9 糖的生物合成180

9.1 光合作用180

9.1.1 光合作用概述181

9.1.2 光能的吸收、转变和同化力（NADPH＋H＋和ATP）产生181

9.1.3 光合碳素途径（卡尔文循环）184

9.1.4 C4途径186

9.2 糖异生作用186

9.2.1 糖异生途径186

9.2.2 糖酵解和糖异生的互补调节188

9.3 蔗糖和多糖的生物合成189

9.3.1 糖核苷酸的作用189

9.3.2 蔗糖的生物合成189

9.3.3 淀粉（糖原）的合成190

9.3.4 纤维素的生物合成191

9.3.5 半纤维素的生物合成192

9.3.6 果胶的生物合成192

9.4 植物糖代谢的调节193

9.4.1 植物光合细胞丙糖、蔗糖、淀粉的相互转化193

9.4.2 光合作用形成的能量和还原力的外运193

9.4.3 植物光合细胞中糖酵解及蔗糖和淀粉合成的调节193

思考题195

数字课程学习资源195

10 脂质代谢196

10.1 脂肪的分解代谢196

10.1.1 脂肪的消化和吸收196

10.1.2 甘油代谢197

10.1.3 脂肪酸的氧化197

10.1.4 酮体代谢202

10.1.5 乙醛酸循环204

10.2 脂肪的合成代谢206

10.2.1 甘油的生物合成206

10.2.2 脂肪酸的生物合成206

10.2.3 三酰甘油的生物合成212

10.2.4 脂肪代谢的调节212

10.3 类脂的代谢214

10.3.1 磷脂的降解与生物合成214

10.3.2 糖脂的降解与生物合成217

10.3.3 胆固醇的生物合成与转化217

思考题221

数字课程学习资源221

11 蛋白质的酶促降解和氨基酸的分解与转化222

11.1 蛋白质的酶促降解222

11.1.1 蛋白水解酶223

11.1.2 食物中蛋白质的消化与吸收224

11.1.3 细胞内蛋白质降解224

11.2 氨基酸的分解与转化226

11.2.1 脱氨基作用226

11.2.2 脱羧基作用230

11.2.3 氨基酸降解产物的去向230

11.3 由氨基酸衍生的其他化合物233

11.3.1 多胺234

11.3.2 生氰糖苷234

11.3.3 生物碱235

11.3.4 由氨基酸衍生的植物激素和动物激素237

11.3.5 由氨基酸衍生的辅酶237

11.3.6 卟啉类色素的生成238

11.3.7 木质素的生物合成238

11.3.8 儿茶酚类和黑色素239

思考题239

数字课程学习资源239

12 氨的同化及氨基酸生物合成240

12.1 氮循环240

12.2 生物固氮241

12.2.1 生物固氮的概念241

12.2.2 固氮微生物的类型241

12.2.3 固氮酶复合物242

12.2.4 生物固氮所需的条件243

12.2.5 固氮过程的氢代谢243

12.3 硝酸还原作用243

12.3.1 硝酸还原酶244

12.3.2 亚硝酸还原酶245

12.4 氨的同化245

12.4.1 谷氨酸合成246

12.4.2 氨甲酰磷酸的合成247

12.5 氨基酸的生物合成247

12.5.1 氨基酸的合成与转氨基作用247

12.5.2 各族氨基酸的合成247

12.5.3 一碳基团代谢253

12.5.4 硫酸盐的还原255

思考题257

数字课程学习资源257

13 核酸的酶促降解及核苷酸代谢258

13.1 核酸的酶促降解258

13.1.1 核酸酶258

13.1.2 核糖核酸酶（RNase）259

13.1.3 脱氧核糖核酸酶（DNase）259

13.1.4 限制性内切核酸酶259

13.1.5 其他类型核酸酶260

13.2 核苷酸的分解代谢261

13.2.1 核苷酸的水解261

13.2.2 嘌呤的降解262

13.2.3 嘧啶的降解263

13.3 核苷酸的合成代谢263

13.3.1 核糖核苷酸的生物合成263

13.3.2 脱氧核糖核苷酸的合成代谢271

思考题273

数字课程学习资源273

14 核酸的生物合成274

14.1 DNA的生物合成275

14.1.1 DNA的复制275

14.1.2 反转录作用285

14.1.3 DNA的损伤、修复与突变286

14.2 RNA的生物合成289

14.2.1 转录289

14.2.2 RNA的复制295

14.3 核酸生物合成的抑制剂296

14.3.1 核苷酸合成抑制剂296

14.3.2 与DNA模板结合的抑制剂297

14.3.3 作用于聚合酶的抑制剂297

14.4 基因工程简介297

14.4.1 基因工程的概念297

14.4.2 基因工程的操作技术297

14.4.3 基因工程的应用与前景299

思考题301

数字课程学习资源301

15 蛋白质的生物合成302

15.1 蛋白质合成体系303

15.1.1 mRNA与遗传密码303

15.1.2 tRNA306

15.1.3 核糖体306

15.1.4 翻译辅因子308

15.2 蛋白质的生物合成过程309

15.2.1 氨基酸的活化309

15.2.2 肽链合成的起始310

15.2.3 肽链的延伸311

15.2.4 肽链合成的终止与释放312

15.2.5 蛋白质的翻译后加工312

15.2.6 真核生物与原核生物蛋白质生物合成过程的区别313

15.2.7 抑制翻译的抗生素314

15.3 蛋白质定位314

15.3.1 分泌蛋白314

15.3.2 线粒体蛋白与叶绿体蛋白315

思考题316

数字课程学习资源316

16 细胞代谢网络和基因表达调控317

16.1 代谢途径的相互联系317

16.1.1 代谢网络317

16.1.2 代谢途径间的相互关系318

16.2 代谢调节320

16.2.1 代谢调节的四级水平320

16.2.2 细胞区域化调节320

16.2.3 酶水平调节321

16.2.4 激素对代谢的调节327

16.2.5 神经系统对代谢的调节329

16.3 细胞信号转导330

16.3.1 细胞信号物质330

16.3.2 细胞信号受体330

16.3.3 信号转导机制及分子途径333

16.4 基因表达的调控334

16.4.1 原核生物和真核生物基因组334

16.4.2 原核生物的基因表达调控335

16.4.3 真核生物的基因表达调控342

思考题344

数字课程学习资源344

附录 诺贝尔奖获得者及其主要贡献345