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第一部分生物分子1

生物化学试图去了解生命状态3

生物有许多共通的特性3

第一章 生物化学:生物的分子逻辑3

生物具有依共通计划建构的巨大有机分子5

生物交换物质及能量6

细胞以化学形式传递能量7

酶为细胞内的催化剂,促进一系列的化学反应7

细胞的新陈代谢是经常控制著8

生物正确地自我复制9

细胞拥有某些结构上的特徵13

第二章 细胞13

细胞必须是很小的结构14

原核生物是最小最简单的细胞15

有两大类的细胞:原核生物和真核生物15

大肠杆菌是最为人熟知的原核细胞17

真核细胞较原核细胞大而复杂19

真核细胞的核是十分复杂的构造20

粒线体是真核细胞的发电厂21

内质网形成细胞质的通道22

溶酶体是水解酶的容器24

高尔基体是分泌的胞器24

微丝作用於细胞收缩过程25

过氧体为破坏过氧化物的脂囊体25

纤毛和鞭毛使细胞有推进力26

微丝、微管及微小梁网构成细胞骨架26

微管也参与细胞的运动26

细胞质也含有颗粒体27

细胞溶质是细胞质内连续液相28

细胞膜展现了大的表面积29

真核植物细胞具有某些特点30

许多动物细胞表面上具备天线30

病毒是超分子的寄生虫32

摘要34

参考文献35

问题36

生物的化学组成不同於地壳41

第三章 生物的组成:生物分子41

大多生物分子是碳化物42

有机生物分子具有特定的形状和大小43

有机生化分子的官能基决定分子的化学特性45

多数生物分子是不对称的46

细胞内的主要生物分子都十分巨大48

巨型分子由小的组成分子建构而成49

细胞结构有组织阶层51

构成单元分子具有简单的结构51

化学演化可被模拟53

生物分子首先起自化学演化53

摘要55

问题56

参考文献56

水具有不凡的物理特性是由於氢键的缘故59

第四章 水59

氢键常见於生物系统60

水具有不凡的溶剂特性61

溶质改变水的性质62

可逆反应的平衡点可以平衡常数表示63

水的解离以平衡常数表示64

酸碱度表示氢及氢氧离子浓度66

框4-1:水的离子积66

酸和碱反应水的性质67

弱酸具特定的滴定曲线69

缓冲剂是由弱酸及其共轭碱组成71

框4-2:Henderson-Hasselbalch方程72

磷酸和碳酸是重要的生物缓冲剂73

框4-3:血中碳酸缓冲系统如何作用74

水的环境对於生物的适合性75

酸雨正污染我们的湖泊与河川76

参考文献77

摘要77

问题78

胺基酸结构上的共同特性81

第五章 胺基酸和胜类81

框5-1:以RS系统定光学异构物82

几乎所有的胺基酸都有一个不对称碳原子83

立体异构物的命名是基於它们的绝对组态84

由官能基来分类胺基酸85

蛋白质中的光学活性胺基酸都是左旋立体异构物85

七个不带电的极性胺基酸87

八个非极性胺基酸87

框5-2:如何以胺基酸化学推测人的年纪87

一些蛋白质含有特殊胺基酸88

三个带正电荷的胺基酸88

两个带负电荷的胺基酸88

胺基酸可以做为酸或碱89

胺基酸在水溶液中解离89

胺基酸有特殊的滴定曲线90

滴定曲线可预测胺基酸的电荷91

胺基酸有不同的酸碱性质92

纸电泳法根据电荷分离胺基酸93

分析胺基酸必须基於它们的酸碱性质93

离子交换色层分析法是更有效的分离方法94

胺基酸有特殊的化学反应95

胜类就是胺基酸链96

胜类的分离是基於它们的解离作用97

胜类有特殊的化学反应98

有些胜类有强烈的生物活性99

参考文献100

摘要100

问题101

蛋白质有很多不同的生物功能107

第六章 蛋白质的共价结构及生物功能107

运输蛋白质108

108

框6-1:有多少种可能的胺基酸序列108

防卫性蛋白质109

结构蛋白质109

营养素和贮藏蛋白质109

收缩性或活动性蛋白质109

蛋白质亦可根据形状分类110

其他的蛋白质110

调节性蛋白质110

有些蛋白质含有胺基酸以外的化学基团111

蛋白质水解会产生胺基酸111

蛋白质是非常大的分子112

蛋白质可以分离与纯化113

步骤3:多胜链的断裂115

步骤2:确定胺终端和羧终端残基115

多胜链的胺基酸序列可以决定115

步骤1:决定胺基酸的组成成份115

步骤4:确定胜碎片的次序116

步骤6:藉著重叠排列胜类碎片117

步骤5:第二次切断多胜链117

胰岛素是第一个定出胺基酸序列的蛋白质119

从此以後许多其他的蛋白质之胺基酸序列也被决定了120

免疫反应可测出同源蛋白质之间的不同121

不同种类生物的同源蛋白质有相同的胺基酸序列121

蛋白质结构的改变称为变性124

摘要125

参考文献126

问题127

组态和构形有不同的意义133

第七章 纤维状蛋白质133

α-角蛋白是上皮细胞所制造的纤维蛋白质134

很矛盾地,天然蛋白质似乎只有一种或一些构形134

X光分析角蛋白显示它们有重覆的结构单位135

在α-角蛋白中多胜链形成α螺旋136

以X光研究胜类显示胜键是固定不动而且是平面的136

有些胺基酸不适合α螺旋138

α-角蛋白不溶於水的性质反映出它们的非极性R基139

在天然α-角蛋白中α螺旋形多胜链超盘绕成为绳索139

α-角蛋白富含适合α螺旋结构的胺基酸139

β角蛋白含有不同的多胜链构形:β结构140

烫发是一种生化工程141

胶原蛋白和弹性蛋白是结缔组织主要的纤维蛋白质142

胶原有普通的和稀有的特性143

胶原是体内最丰富的蛋白质143

胶原的多胜是三股的螺旋结构144

弹性蛋白的结构使弹性组织有与众不同的性质145

纤维性蛋白质告诉我们那些关於蛋白质结构的事情146

细胞内其他型式的纤维状或丝状蛋白质147

摘要148

参考文献149

问题150

球形蛋白质的多胜链紧密地弯曲缠在一起155

第八章 球形蛋白质:血红蛋白的结构与功能155

X光分析肌球蛋白获得突破性进展156

不同种生物的肌球蛋白有相似的构形158

各种球蛋白的三级结构都是独特的159

胺基酸序列决定三级结构162

四种力量稳定球蛋白的三级结构163

寡聚合性蛋白质有三级和四级结构165

多胜链的折叠速率是非常重要的165

X光分析揭示了血红蛋白的全部结构166

肌球蛋白与血红蛋白的α和β链有近乎相同的三级结构167

其他寡聚合性蛋白质的四级结构已经决定169

红血球的特化是为了携带氧气171

肌球蛋白和血红蛋白有不同的氧结合曲线172

血红蛋白也运送氢离子和二氧化碳173

血红蛋白结合氧气时的相互作用加强其携带氧的效率173

血红蛋白与氧结合导致其三级结构的改变175

框8-1:甘油酸二磷酸和血红蛋白对氧的亲和力177

镰刀形红血球贫血是血红蛋白分子的疾病178

镰刀形细胞的血红蛋白之胺基酸序列已改变179

蛋白质含有错误的胺基酸是基因突变的结果180

血红蛋白S分子的粘合趋势引起镰刀形180

可能发现治疗镰刀形血红蛋白的方法吗?182

摘要183

参考文献184

问题185

第九章 酶191

许多生物化学的历史就是探索酶的历史192

酶的分类是根据它们所催化的反应193

酶展示所有蛋白质的性质193

酶藉著降低化学反应之活化能而增进反应速率195

受质浓度对酶催化之反应的速率有重大的影响196

酶反应的受质浓度与速率之间有定量的关系197

框9-1:Michaelis-Menten方程式198

各种酶对於其受质有特殊KM值199

框9-2:Michaelis-Menten方程式与双倒数图200

许多酶催化两个受质的反应201

酶可以定量分析202

酶有最适酸碱度202

酶对受质有专一性203

酶可以被特定化学试剂所抑制204

两种可逆性抑制反应:竞争性和非竞争性205

非竞争性抑制也是可逆的,但并非增加受质浓度能逆回206

几个赋与酶之催化效率的因素207

框9-3:用於分辨竞争性和非竞争性抑制的动力学测试207

X光分析揭示了酶的重要结构面貌209

框9-4:X光绕射分析揭示酶的结构210

变构酶被调节分子的非共价性结合所调节215

酶系统有调速或调节的酶215

变构酶可以被它们的调节物抑制或刺激216

变构酶脱离Michaelis-Menten行为217

变构酶的次单位之间能互通讯息218

有些酶被可逆的共价链修饰所调节219

许多酶以多种型式出现220

框9-5:调节酶,天门冬胺酸转胺基甲醯酶的三度空间结构220

酶可能由於遗传突变而有催化的缺陷221

摘要222

参考文献223

问题224

维生素是必需的有机微营养素231

第十章 维生素和微量元素在酶功能中所担任的角色231

维生素是辅酶和酶辅基的基本成分232

硫胺素(维生素B1)以硫胺素焦磷酸的形式作用233

维生素可以分为两类233

核黄素(维生素B2)是黄素核苷酸的成分之一234

菸草醯胺是辅酶NAD+和NADP+的活化基236

泛酸是辅酶A的成份237

呲哆醇(维生素B6)在胺基酸的新陈代谢很重要239

生物素是生物胞素的活化成份,是某些羧化酶的辅基240

叶酸是辅酶四氢叶酸的前驱物241

维生素B12是辅酶B12的前驱物242

维生素C(抗坏血酸)的功能未知243

脂溶性维生素是异戊二烯的衍生物244

维生素A可能有数种功用245

维生素D是荷尔蒙的前驱物247

维生素K是羧化酶的成分之一248

维生物E保护细胞膜对抗氧248

许多无机元素是动物的营养所必需249

铜在某些氧化酶也有功用250

有很多需要铁的酶250

钴是维生素B12的一部分251

锰离子是数种酶所必需251

锌是许多酶作用所必需251

其他的酶所需要的微量元素252

硒同时是必需的微量元素及毒物252

参考文献253

摘要253

问题254

第十一章 碳水化合物:结构及功能257

碳水化合物可依据糖的多寡分为三类257

单糖可分为醛糖及酮糖两类258

常见的单糖有数个不对称中心260

常见的单糖以环形存在261

双糖含两个单糖263

单糖为还原剂263

多醣含许多单糖265

有些多醣是贮存态的细胞燃料266

纤维素是最多的结构性多醣267

细胞壁富含结构性和保护性多醣270

醣蛋白是混合性分子271

动物细胞表面有醣蛋白272

酸黏多醣及蛋白多醣是结缔组织的重要成分273

摘要274

参考文献275

问题276

脂肪酸是多数脂质的构成单元281

第十二章 脂质和膜281

三脂醯基甘油是甘油脂肪酸酯283

三脂醯基甘油为贮藏性的脂质285

蜡是长链醇的脂肪酸酯类286

磷脂是膜脂类的主要成分287

鞘脂类也是膜的重要成分288

类固醇是不能?化的脂质而且具有特殊功能291

脂蛋白兼具脂质及蛋白质的性质292

极性脂质形成脂囊,单层及双层结构293

膜的主要组成为脂质和蛋白质294

细胞膜具有流动镶嵌结构295

框12-1:膜的电子显微图296

膜具有特定的不对称性297

外源凝集素能结合或凝集某些细胞的特殊蛋白298

红血球的膜已研究得十分透彻298

膜有复杂的功能300

摘要301

问题302

参考文献302

第二部分生物能量及新陈代谢307

有机个体参与碳及氧的循环309

第十三章 代谢之概述309

氮在生物圈中循环311

代谢包括异化及同化途径(即降解代谢及合成代谢)312

代谢过程是由一系列的酶所推动312

异化过程导向少数的终产物313

生化合成(同化作用)过程歧生许多产物314

相对的同化及异化过程间有重要的不同315

ATP将能量自异化反应转移至同化反应317

NADPH以还原力的方式携带能量318

细胞代谢是一个经济的、高度调节的过程319

代谢途径乃受到三层次的调节320

确认代谢之顺序有三个主要方法321

次级代谢作用321

生物突变体可用於代谢中间过程之确认322

同位素追踪剂提供了研究代谢一有力方法324

代谢过程在细胞的隔室内进行326

参考文献328

摘要328

问题329

热力学第一及第二定律333

第十四章 腺核苷三磷酸循环及细胞能量学333

第二定律:334

第一定律:334

细胞需要自由能335

框14-1:关於熵336

化学反应的标准自由能变化可被计算337

△G°′在不同的化学反应中有其特定值338

△G°′与△G间有重大的差异339

化学反应的标准自由能值具相加性340

ATP是细胞的产能及需能作用之间的主要化学连结341

ATP的化学性质已为人熟知342

为何ATP水解会有相当高的标准自由能?343

ATP水解时有一特殊的标准自由能343

ATP作为磷酸根转移反应的中间介质345

在葡萄糖分解成乳酸的过程中有高能磷酸化合物生成346

框14-2:活细胞内水解ATP的自由能346

自ATP转移一磷酸根至一接受者可使其具有能量347

ATP用於肌肉收缩348

磷酸肌酸为肌肉中高能磷酸根的暂时贮存所349

ATP也是主动运输的能量来源352

ATP亦可分解成AMP及焦磷酸353

框14-3:ATP提供萤火虫萤光所需之能355

除了ATP以外之其他含能核苷5′-三磷酸356

ATP系统在动力的稳定态下作用358

参考文献359

摘要359

问题360

在大部分生物体中糖解作用为一中央途径365

第十五章 糖解作用:葡萄糖代谢的主要途径365

糖解作用与ATP形成偶合366

糖解作用有两相367

糖解作用的产物仍留者大量自由能367

框15-1:厌氧性糖解作用,氧债、鳄鱼及腔?鱼类368

葡萄糖的磷酸化370

糖解作用的第一相为六碳醣的裂解370

糖解作用藉磷酸化中间产物而进行370

葡萄糖6-磷酸转化成果糖6-磷酸372

丙糖磷酸之互相转换373

果糖1,6-二磷酸的裂解373

果糖6-磷酸磷酸化成果糖1,6-二磷酸373

糖解作用的第二相为能量保留作用374

甘油醛3-磷酸氧化成3-磷酸甘油醯磷酸375

磷酸根由3-磷酸甘油醯磷酸转移至ADP376

2-磷酸甘油酸脱水成为磷酸烯醇丙酮酸377

3-磷酸甘油酸转变成2-磷酸甘油酸377

磷酸根由磷酸烯醇丙酮酸转移至ADP378

丙酮酸还原成乳酸379

全部平衡式380

肝醣及其他醣类藉“喂食”过程进入中央代谢过程381

其他单糖类亦可进入糖解途径383

双糖类必须先水解成单糖类385

葡萄糖残基进入糖解途径受到调节386

激素终极地调节磷酸化酶a及b彼此的转换388

糖解途径本身的调节在於两个主要点上389

细胞内糖解作用的调节步骤是如何被证实的?390

酒精酦酵与糖解作用仅在末端步骤上不同391

摘要393

框15-2:酿造啤酒393

参考文献394

问题395

第十六章 柠檬酸循环401

葡萄糖氧化成水及二氧化碳释出较糖解作用更多的能量402

丙酮酸必须先被氧化成乙醯辅酶A及二氧化碳403

柠檬酸循环为一环状而非线性的酶系统406

柠檬酸循环的想法是如何产生的?407

乙醯辅酶A及草醯乙酸合成柠檬酸409

柠檬酸循环有八个步骤409

异柠檬酸被脱氧化产生α-酮基戊二酸及二氧化碳410

柠檬酸经由顺式乌头酸而转化为异柠檬酸410

琥珀醯辅酶A转化成琥珀酸411

α-酮基戊二酸被氧化成琥珀酸及二氧化碳411

反丁稀二酸被水合形成苹果酸412

琥珀酸脱氢化而形成反丁稀二酸412

柠檬酸循环的摘要413

苹果酸被脱氢化而形成草醯乙酸413

丙酮酸转化成乙醯辅酶A受到调节414

宁檬酸循环的同位素试验414

为何有柠檬酸循环?414

框16-1:柠檬酸是此循环中第一个形成的三羧酸吗?415

柠檬酸循环被调节417

柠檬酸循环的中间产物被用於其他代谢目的,且可被调节418

乙醛酸循环为柠檬酸的一种变异420

葡萄糖异化作用的次要途径:戊糖磷酸途径421

另一途径是由葡萄糖至葡萄醛酸及抗坏血酸422

摘要423

参考文献424

问题425

由受质至氧的电子流为ATP能量的来源431

第十七章 电子传递、氧化磷酸化作用431

电子传递和氧化磷酸化作用发生於粒线体内膜433

电子转移反应为氧化还原反应434

每一共轭氧化还原对有其特定的标准电位435

自由能变化伴随电子转移437

在电子传递链中有许多电子携带者438

呲啶核苷酸有一聚集作用439

NADH脱氢酶自NADH接受电子441

细胞色素为携带电子的血铁质蛋白质442

泛醌为一脂溶性醌442

电子携带者以一特殊的序列作用444

氧的不完全还原可使细胞受伤444

电子传递的能量被氧化磷酸化作用所保存445

ATP合成酶已被分离且重新组成447

无连接电子传递与ATP合成的“高能”中间产物被发现449

电子传递的氧化还原能量是如何传至ATP合成酶?449

氧化磷酸化作用可被某些离子载体所阻断450

氧化磷酸化作用可被去偶合剂打断450

氧化磷酸化作用需要完整的内膜构造450

粒线体内膜对H+,OH-,K+及Cl-离子为不通透性450

化学渗透假说主张:自电子传递至ATP的合成是由一质子梯度携带能量451

电子流使得呼吸中的粒线体放出H+451

电子传递的能量被用於其他目的452

框17-1:氧化磷酸化作用机转仍许多问题尚未解答453

细菌及叶绿体亦有运送氢离子的电子传递链455

粒线体外NADH之氧化需要往返系统456

粒线体内膜含有特殊之运送系统456

葡萄糖氧化会有38个ATP的合成457

藉氧化磷酸化合成ATP的反应受到细胞的能量需求所调节459

能荷为细胞能量状态的另一项指标460

细胞含有其它利用氧的酶461

糖解作用,柠檬酸循环和氧化磷酸化作用有连锁的、相互关连的调节机转461

摘要464

参考文献465

问题466

脂肪酸在粒线体内活化及氧化471

第十八章 动物组织内的脂肪酸氧化471

脂肪酸经由三个步骤的运送过程进入粒线体472

第一次脱氢反应474

饱和脂肪酸氧化的第一阶段可分为四个步骤474

脂肪酸依两个阶段氧化474

第二次脱氢反应476

水合反应476

脂肪酸氧化的第一个步骤产生乙醯辅酶A及腺核苷三磷酸(ATP)477

分解反应477

脂肪酸氧化的第二阶段是乙醯辅酶A经由柠檬酸循环氧化478

不饱和脂肪酸的氧化要多二个酶的步骤479

奇碳脂肪酸的氧化480

肝中酮体的形成及在其他器官的氧化482

降糖胺酸,一种可抑制脂肪酸氧化的植物毒素482

脂肪酸氧化和酮体生成的调解484

摘要485

问题486

参考文献486

转移α-胺基是由转胺酶所催化491

第十九章 尿素循环491

氨是由麸胺酸而来493

框19-1:血中转胺酶和其他酶可用在医学临断495

胺基酸的碳骨架被二十种不同的途径分解496

十种胺基酸在分解过程中产生乙醯辅酶A497

苯丙胺酸的代谢在某些人身上有遗传性的缺陷499

五种胺基酸转变成α-酮基戊二酸502

框19-2:人类遗传疾病的社会及经济代价502

三种胺基酸转变成琥珀醯辅酶A503

草醯乙酸途径504

苯丙胺酸和酪胺酸产生反丁烯二酸504

氨对动物有毒505

有些胺基酸可以转变成葡萄糖而另一些变成酮体505

麸胺醯胺将氨由许多周边组织携带到肝中506

丙胺酸从肌肉携带氨至肝脏507

胺基氮的排泄是另一个生化上的问题508

尿素由尿素循环所形成509

麸胺醯胺酶参与氨的排泄509

尿素循环有数个复杂的步骤510

尿素合成所需的能量514

尿素循环的遗传疾病导致血中的氨过多514

鸟、蛇和蜥蜴排出尿酸515

摘要516

问题517

参考文献517

第二十章 在动物组织中碳水化合物的生物合成521

糖质新生作用途径和糖解作用途径有七个相同的步骤522

由丙酮酸变成磷酸烯醇丙酮酸需要一个旁径523

第三个旁径反应是葡萄糖6-磷酸转化成游离的葡萄糖525

糖质新生作用的第二个旁径反应是果糖1,6-双磷酸变成果糖6-磷酸525

糖质新生作用是很昂贵的526

柠檬酸循环的中间产物也包括葡萄糖的先驱物527

糖质新生作用和糖解作用是交互地调节的527

糖质新生作用发生在肌肉运动後的复原时期528

大多数的胺基酸都是生糖性的528

反刍动物的糖质新生作用很活跃529

碳水化合物新陈代谢中的无效循环530

饮用酒精会抑制糖质新生作用530

肝醣的生物合成途径和分解不同531

肝醣合成酶和肝醣磷酸化酶彼此相互调节533

肝糖的新陈代谢很容易受遗传缺陷的影响534

摘要535

乳醣合成的调节很独特535

参考文献536

问题537

脂肪酸的合成经由特殊的途径541

第二十一章 脂质的生物合成541

丙二醯辅酶A的形成来自乙醯辅酶A543

脂肪酸合成酶系统有七个活化部位545

缩合步骤546

每两个碳单位的加成需要4个步骤546

脂肪酸合成酶的硫氢基首先接上醯基546

3-酮还原步骤547

脱水步骤548

饱和步骤549

棕榈酸是其他长链脂肪酸的先驱物551

脂肪酸生物合成的调节作用552

三脂醯甘油和甘油磷酸的生物合成起始於共同的先驱物553

三醯基甘油的生物合成由荷尔蒙来调节554

磷酸甘油酯的生物合成需要有一个头基555

三脂醯甘油:一些冬眠动物的能源555

框21-1:三脂醯甘油的另一种生物性功能556

磷脂醯胆碱是由两种不同的途径制造557

极性的脂质镶入细胞膜中559

脂质新陈代谢易发生遗传的缺陷560

有许多溶酶体的疾病562

胆固醇和其他类固醇也都来自二碳的先驱物563

摘要565

异戊二烯焦磷酸是其他许多脂溶性生物分子的先驱物565

参考文献567

问题568

必需由食物中获得的胺基酸571

第二十二章 胺基酸与核苷酸的生物合成571

麸胺酸,麸胺醯胺,脯胺酸来自共同的合成途径572

丙胺酸,天门冬胺酸及天门冬醯胺都来自於中心代谢物573

半胱胺酸来自甲硫胺酸及丝胺酸574

酪胺酸来自必需胺基酸——笨丙胺酸574

丝胺酸是甘胺酸的前驱物576

必需胺基酸的生物合成577

胺基酸合成的变构控制578

以酶浓度的变化调节胺基酸的生物合成579

甘胺酸是卟啉(紫质)的前驱物581

血质基的分解产生胆色素582

一些遗传缺陷下卟啉衍生物的堆积582

形成嘌呤核苷酸的复杂途径583

嘌呤的生物合成以回馈控制作用来调节585

嘧啶核苷酸来自天门冬胺酸及核糖磷酸586

核糖核苷酸是脱氧核糖核苷酸的前驱物587

嘧啶核苷酸生物合成的调节587

嘌呤降解形成尿酸589

嘌呤碱基可由中途回收过程再循环590

氮循环591

尿酸的过量生成造成痛风591

少数可固氮的生物592

固氮作用是复杂的酶催化作用593

摘要595

问题596

参考文献596

第二十三章 光合作用601

光合作用的生物有很多种类602

光合作用的反应式是如何被发现的602

光合生物有不同氢的来源604

植物的光合作用发生在叶绿体605

光合作用有光反应和暗反应605

叶绿素是吸收光的主要色素607

光的吸收刺激分子607

类囊体也含辅助色素609

类囊体含有两种光化学反应系统610

叶绿体经日照所引发的电子流611

捕捉的光能造成电子向高处流612

第一和第二光系统合作将电子从H2O带到NADP+613

几个电子载体参与光合成的电子传递614

Z形图显示光合成中电子传递的能量关系614

ADP的磷酸化和光合成作用的电子传递相偶合615

叶绿体也提高循环的电子流和循环的光磷酸化作用616

植物光合作用的整个反应式617

光合的磷酸化作用和氧化磷酸化作用相似617

六碳糖的光合成作用参与二氧化碳的还原618

二氧化碳被固定在磷酸甘油中619

葡萄糖是从二氧化碳藉Calvin循环制成620

葡萄糖是植物碳水化合物如蔗糖、淀粉和纤维素的先驱物622

暗反应的调节623

热带植物使用四碳或Hatch-Slack途径624

四碳途径用来浓缩二氧化碳626

光呼吸作用限制了碳3植物的效果627

嗜盐细菌利用光能来制造ATP628

在温带农业光呼吸作用是一个重要的问题628

光合生物是设计光能细胞的模型629

摘要630

参考文献631

问题632

第三部分人体生化学637

食物经酶消化以便吸收639

第二十四章 消化、运输及代谢作用的整合639

醣类的消化640

蛋白质的消化642

脂质的消化645

在肝中,糖循著五条代谢途径647

肝脏处理及养分分配647

转化成脂肪酸及胆固醇648

转化成肝糖648

转化成血糖648

脱胺作用及分解作用649

肝蛋白质及血浆蛋白质的合成649

氧化分解成二氧化碳649

经五碳糖磷酸途径的分解作用649

胺基酸也有五种代谢途径649

运输到其它组织649

氧化成二氧化碳而产生ATP650

脂质依循五种途径650

参与葡萄糖-丙胺酸(alanine)循环650

转化成核苷酸与其他产物650

血浆游离脂肪酸的形成651

血浆脂蛋白的合成651

酮体的形成651

胆固醇及胆盐的合成651

骨骼肌用ATP行使间歇性机械功652

每个器官有特殊的代谢功能652

心肌必须不断且规律的作功654

脑利用能量以传导神经冲动655

脂肪组织有旺盛的代谢作用657

肾脏利用ATP作渗透的功659

血液是相当复杂的液体661

血液运送大量的氧气662

血红蛋白是氧气载体664

红血球也运送二氧化碳665

糖尿病的诊断及治疗依赖生化试验667

糖尿病患者尿素排泄量增加669

糖尿病引发的酮病669

摘要670

伴随严重糖尿病而来的酸中毒670

参考文献671

问题672

荷尔蒙的作用是一个复杂相关的体系677

第二十五章 荷尔蒙677

某些多胜类荷尔蒙以其不具活性的前驱物合成679

荷尔蒙分为三大类:胜肽、胺类、类固醇类679

荷尔蒙的一般特徵679

荷尔蒙可能有细胞内的“二级传讯者”680

荷尔蒙与靶细胞上或其内的受体结合680

荷尔蒙以极低的浓度作用而且大部份半生期极短680

有些荷尔蒙作用很快,有些则很慢680

下视丘与脑下腺的荷尔蒙是胜肽类681

框25-1:多胜类荷尔蒙的放射性免疫分析(RIA)682

肾上腺髓质分泌胺类荷尔蒙——肾上腺素与正肾上腺素683

肾上腺素刺激环状腺核苷酸的形成684

cAMP刺激蛋白质激酶的作用686

肾上腺素对对肝醣分解的刺激是一个逐步放大的分段瀑布模式687

肾上腺素也会抑制肝醣的合成688

磷酸二酯酶使环状腺核苷酸失去活性689

胰脏分泌调节代谢的荷尔蒙690

胰岛素致低血糖性荷尔蒙691

胰岛素的二级传讯者仍属未知692

胰岛素分泌主要由血糖调节692

升糖激素是致高血糖性荷尔蒙693

胰岛素对代谢的其他影响693

生长激素也能影响胰岛素的作用694

体制素抑制胰岛素与升糖激素的分泌694

肾上腺皮质荷尔蒙属类固醇类695

甲状腺激素控制代谢速率696

性激素是类固醇类697

雌性素对於细胞的作用已渐为人知698

已知的其他荷尔蒙699

前列腺素与thromboxane调节某些荷尔蒙的作用700

摘要701

参考文献702

问题703

脂防707

醣类、碳水化合物707

第二十六章 人类营养707

适当的饮食需有五大基本成分707

蛋白质708

能量由大量有机营养物氧化提供709

矿物质与微量元素709

维生素709

醣类是能量的主要来源711

脂肪提供热量与必需脂肪酸712

无卡路里甜剂正广泛地使用712

酒精也带有热量714

肥胖是能量摄取过多的结果716

蛋白质需用以供给其胺基酸成分717

衰弱消瘦与红婴症是世界性的健康问题718

饮食中某些植物蛋白可互相补给718

硫胺素缺乏仍是一营养问题720

维生素不足可能威胁生命720

在抗坏血酸许多食物中含量不多722

菸草醯胺与色胺酸在营养上是相关的722

框26-1:Jacques Cartier纽芬兰探险队第一个坏血病治疗报告,1535+3723

最常缺乏的维生素是叶酸724

核黄素在缺乏边缘的也极为普遍724

人类吡哆醇生物素与泛酸不足极少见725

维生素A不足有多重後果726

来自於饮食的维生素B12缺乏症极其稀少726

维生素D不足造成佝偻病与软骨病727

人类维生素E或K的不足现象极为少见728

人类营养需要许多元素729

钙、磷是牙齿与骨头发育所必需730

血质蛋白合成需要铁与铜731

钠与钾的摄取对高血压的防治极重要731

镁的边缘性缺乏相当普遍731

蛀牙是一个重要的营养问题733

甲状腺肿大是碘缺乏的结果733

锌与许多其他微量元素也是饮食所必需734

食物产品的标示保护消费者735

均衡的饮食必须多方摄取735

参考文献737

问题738

第四部分遗传讯息的分子传递743

第二十七章 DNA:染色体与基因的构造745

DNA及RNA执行不同功能746

DNA及RNA的核苷酸单位有特别的碱基及戊糖747

核酸的相邻核苷酸以磷酸二酯键相接751

DNA贮存遗传讯息752

不同物种DNA有个别的碱基成分754

Watson及Crick提出的DNA双螺旋模型755

DNA的碱基序列构成一模板757

不同物种的DNA可形成DNA-DNA混体759

DNA可能变性或解开759

自然状态的DNA分子非常脆弱760

反映G≡C/A=T比例的双旋DNA之物理性质760

极小的病毒DNA761

超度盘绕的环状DNA762

原核生物细胞的染色体是单一极大的DNA分子762

以质体包容DNA的细菌763

真核细胞较原核细胞含更多DNA764

真核细胞染色体含染色质纤维765

DNA一组蛋白复合体构成珠状核体767

组蛋白是极小的碱性蛋白767

真核细胞也含细胞质DNA768

基因是编录多胜链及RNA的DNA片段769

单一染色体上有许多基因770

基因有多大?770

细菌DNA由限制——修饰系统保护772

真核生物DNA含重覆多次的碱基序列773

某些有很多份存在的基因774

真核生物DNA有许多回文774

许多真核生物DNA含插进的未转录序列(内子)775

某些DNA的碱基序列已定出775

摘要777

框27-1:由Maxam及Gilbert的化学方法作小段DNA的序列判读778

参考文献780

问题781

DNA进行半保守复制785

第二十八章 DNA的复制及转录785

环状DNA行双向复制787

有时DNA的复制以滚转环式进行789

细菌抽取物含DNA聚合酶789

真核细胞DNA有许多复制起点789

DNA聚合酶的作用需要先形成的DNA791

以一股先形成的DNA作为引发者791

另一股先形成的DNA作为模板792

DNA复制需要许多酶及蛋白质因子792

大肠杆菌有三种DNA聚合酶793

DNA双股同时复制引起的问题793

冈崎(Okazaki)片段解决此问题794

冈崎片段的合成需要RNA引发者794

冈崎片段由DNA连接酶连合795

复制需要原DNA双股螺旋的分开795

DNA聚合酶可以校对并改正错误797

真核细胞的复制非常复杂798

基因转录後生成RNA798

传讯RNA编录多胜链799

传讯RNA由DNA指令的RNA聚合酶制造800

真核细胞核中有三种RNA聚合酶802

DNA引导的RNA聚合酶可以被选择性地抑制802

RNA转录副本继续加工803

异质性核RNA是真核生物传讯RNA的前驱物804

插入序列RNA需由mRNA前驱物移除805

小核RNA帮忙移去插入序列RNA806

转录过程可被清晰展现807

某些病毒的DNA可由RNA经反转录酶转录而来808

某些病毒由RNA引导的RNA聚合酶来复制809

聚核苷酸磷酸化酶可做随意的类RNA聚合物810

摘要811

参考文献812

问题813

第二十九章 蛋白质的合成及合成的调节817

早期的发现界定了分期817

蛋白质合成过程分五个主要时期818

第一期:胺基酸的活化819

第二期:多胜链的起始819

第五期:摺曲及加工820

第四期:终止及释放820

胺基酸的活化需要tRNA820

第三期:加长820

胺醯tRNA合成酶将正确胺基酸附著於它们的tRNA823

转移RNA是一个编辑者824

多胜链源於胺基终端825

原核生物中N——甲醯甲硫胺酸是起始的胺基酸而真核生物则为甲硫胺酸825

核糖体是制造多胜链的分子机器826

真核细胞的细胞质中核糖体更大、更复杂828

起始——多胜链需要许多步骤828

多胜链的加长是一重复的过程830

多胜链合成的终止需要一特殊讯号833

需要能量来担保蛋白质合成的忠实性834

多核糖体使单一讯息可很快转译834

多胜链进行摺叠及加工处理835

羧化作用836

羟基胺基酸的磷酸化作用836

R基的甲基化作用836

去掉讯号序列836

胺基端及羧基端的修饰836

双硫横连结的形成837

辅基的加入837

往目的地行进的新制蛋白质837

醣类支链的附着837

蛋白质合成可由许多抗生素抑制838

遗传密码已被破解839

遗传密码的一些有趣特徵840

摆动使某些tRNA辨认一个以上的密码842

病毒DNA有时可在基因中包合基因或重叠基因843

蛋白质合成的调节844

细菌含构成及诱导的两组酶845

真核生物也有蛋白质合成的阻遏作用846

操纵子假说847

阻遏物分子已被游离849

操纵也有一启动子部位849

摘要851

参考文献853

问题854

第三十章 对基因的更深入研究:修复、突变、重组与纯株化857

DNA常常遭受伤害857

紫外线伤害可以除去与修复858

由胞嘧啶至尿嘧啶自发脱胺作用的修复859

由外来化学剂造成的伤害也可以修复860

单一碱基对的变化导致点突变861

核苷酸的插入或短缺造成链架移动突变863

个体的突变是随机而少见的事件865

许多致突变剂也是有致癌性的865

基因经常进行重组866

染色体片段经常进行置换869

抗体变异性是置换与重组的结果869

来自不同生物体的基因可以人为方法重组872

质体与噬菌体λ是将外来基因带入细菌内的媒介873

基因的分离与cDNA的制备874

携带基因媒介的建构876

“载货”质体插入大肠杆菌染色体876

纯株的cDNA可用来找出相对应的天然基因878

启动子加强纯株化基因的表现878

许多基因已可在不同宿主细胞中纯株化879

重组DNA与基因纯株培养开展遗传研究的新径880

重组DNA的研究可能有许多实际应用880

干扰素基因已能纯株培养881

摘要882

参考文献883

问题884

附录887

附录A生物化学文献中常用的缩写888

附录B 单位缩写、字首、常数及换算因数890

附录C 原子量表891

附录D 对数表892

附录E 问题解答894

索引921

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