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第四篇核酸和蛋白质的代谢1

第十八章 核酸和核蛋白的结构2

核苷酸——核酸的结构单元2

DNA的结构特点5

双螺旋结构的构象变异10

DNA超螺旋14

变性和复性18

复性速率和顺序异质性20

核蛋白复合物24

DNA和调节蛋白之间的相互作用24

核组蛋白和染色质25

RNA的结构特点28

选读材料31

第十九章 核苷酸的代谢32

核糖和其他戊糖的合成32

嘌呤核苷酸的合成35

腺嘌呤核苷酸和鸟嘌呤核苷酸的合成36

嘧啶核苷酸的合成38

尿苷酸的合成40

胞苷三磷酸的合成41

脱氧核糖核苷酸的生物合成42

胸苷酸的生物合成43

dUMP的合成43

从碱基合成核苷单磷酸（补救途径）44

胸苷酸的合成44

嘌呤磷酸核糖转移酶44

嘧啶转变为单核苷酸46

核苷单磷酸转变为二磷酸和三磷酸46

核苷单磷酸激酶47

核苷二磷酸激酶47

核苷酸合成的抑制剂47

核苷酸辅酶的生物合成49

3′,5′-环化腺苷酸（CyclicAMP或cAMP）52

合成特殊的核苷酸在代谢中起调节作用52

3′,5′-环化鸟苷酸（CyclicGMP或cGMP）53

鸟苷-5′-二磷酸-3′-二磷酸（ppGpp）和鸟苷-5′-三磷酸-3′-二磷酸（pppGpp）54

二腺苷-5′,5″-P1,P4-四磷酸（A5′pppp5′A或Ap4A）55

pppA2′p5′A2′p5′A（“Two-FiveA”）56

摄入核苷酸的分解代谢57

核苷酸的分解代谢57

嘌呤的分解代谢57

核苷酸代谢的调节59

嘧啶的分解代谢59

嘌呤生物合成的调节60

嘧啶生物合成的调节61

核苷酸还原（反应）的调节62

核苷酸生物合成途径中的互相沟通62

细胞内的核苷酸库64

T-偶数噬菌体对核苷酸代谢的影响65

选读材料65

DNA的合成66

第二十章 DNA的代谢66

DNA的代谢66

5-磷酸-α-D-核糖-1-焦磷酸（PRPP）的合成84

次黄嘌呤单核苷酸（IMP）的合成85

DNA的降解和变性90

DNA的修复94

DNA的重组96

DNA操作97

化学合成97

DNA顺序分析99

重组DNA的构建103

DNA文库的构建105

定向诱变108

选读材料109

不同类型的RNA110

第二十一章 RNA的代谢110

信使RNA111

核糖体RNA111

转移RNA112

其他RNA112

依赖于DNA的RNA合成114

总的反应114

RNA聚合酶115

转录的步骤118

真核生物的转录124

RNA聚合酶124

真核生物和原核生物转录的比较125

其他RNA的合成126

聚合酶类127

RNA病毒中依赖于RNA的RNA127

DNA引发酶127

病毒诱导的RNA聚合酶类127

3′-末端加成酶128

多核苷酸磷酸化酶128

T4噬菌体诱导的RNA连接酶128

RNA的转录后修饰和加工129

tRNA的加工和修饰129

核糖体RNA的加工131

信使RNA的修饰和加工132

类病毒可能起源于内含子并且干扰剪接137

核糖核酸酶对RNA的降解作用137

RNA代谢的抑制剂138

能而起作用的抑制剂139

通过与DNA非共价结合及阻断模板功139

与DNA旋转酶结合及抑制其活性的抑制剂140

与RNA聚合酶结合的抑制剂选读材料140

第二十二章 氨基酸的生物合成142

氨基酸的生物合成族142

氨转变为氨基144

α-酮戊二酸的直接胺化144

L-谷氨酰胺的形成145

通过L-谷氨酰胺的酰胺基使146

α-酮戊二酸胺化146

由其他形式的无机氮形成氨147

氮的固定147

脯氨酸的生物合成148

硝酸盐和亚硝酸盐的还原反应148

谷氨酸族中其他氨基酸的生物合成148

精氨酸的生物合成150

真菌中L-赖氨酸的生物合成150

丝氨酸族氨基酸的生物合成和硫的固定151

丝氨酸的生物合成151

半胱氨酸的生物合成153

天冬氨酸族氨基酸的生物合成154

天冬氨酸的生物合成155

天冬酰胺的生物合成156

天冬氨酸族的共同途径156

甲硫氨酸的生物合成158

细菌和植物中L-赖氨酸的合成途径158

甘氨酸的生物合成158

苏氨酸的生物合成160

异亮氨酸的生物合成162

天冬氨酸族合成的共同途径中碳流的调节162

丙酮酸族氨基酸的生物合成163

丙氨酸的生物合成163

异亮氨酸和缬氨酸的生物合成164

亮氨酸的生物合成166

芳香族氨基酸的合成167

分支酸的生物合成：共同的芳香族途径167

苯丙氨酸和酪氨酸的生物合成167

色氨酸的生物合成167

组氨酸的生物合成172

芳香族氨基酸族共同途径和苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸特殊途径中的碳流调节172

氨基酸生物合成的调节173

控制酶活性的方式173

控制酶量的方式178

非蛋白质性氨基酸180

微生物产物中的D-氨基酸180

D-氨基酸的形成181

天然存在的氨基酸类似物181

选读材料183

第二十三章 氨基酸的利用184

氨基酸转变为其他氨基酸和代谢物184

“必需”氨基酸和“非必需”氨基酸184

谷胱甘肽及其生理作用186

氨基酸转变为具生物活性的胺186

卟啉的生物合成186

短杆菌肽的生物合成189

肌酸的形成191

由氨基酸产生的其他重要代谢物191

氨基酸的降解192

氨基酸作为碳源和能源192

氨基酸作为氮源193

氨基酸降解中的某些基本反应193

氨基酸降解的某些特殊途径194

作为氨基运载体的谷氨酸194

甲硫氨酸194

精氨酸195

芳香族氨基酸的分解代谢196

氨基酸分解所得氮的去路204

海生动物板鳃鱼类和无脊椎动物中尿素的形成205

人类氨基酸分解代谢的先天性障碍205

动物肝脏中尿素的形成205

氨基酸分解的调节207

微生物中诱导形成氨基酸分解代谢酶类时碳和能量的控制207

微生物中诱导形成氨基酸分解代谢酶类时的氮供应控制208

既不受碳也不受氮阻遏的氨基酸分解代谢酶208

动物中氨基酸分解代谢酶的调节208

选读材料210

遗传密码213

由人工合成的、顺序随机的多核苷酸进行的编码213

第二十四章 遗传密码？213

由确定顺序的核苷酸三联体进行的编码215

由人工合成的、顺序重复的多核苷酸进行的编码215

起始和终止三联体的鉴定216

密码子的分配217

氨基酸与接合体的连接：氨酰-tRNA的结构和酶学218

tRNA结构的通性218

一级结构和二级结构218

三级结构220

tRNA中存在的稀有碱基220

氨基酸与tRNA连接的机制221

反密码子决定氨酰-tRNA的参入专一性222

合成酶识别氨基酸和tRNA中微细结构的差别222

大部分氨基酸有多个tRNA和多个密码子223

合成酶可把氨基酸连接在末端2′-和3′-羟基的任何一个或者两个羟基上223

密码子3′末端碱基可以“摆动”224

在较高等的生物中，不同的细胞常具有不同的tRNA225

？利用特定tRNA起始蛋白质的合成225

遗传密码仅仅是半通用的226

蛋白质合成的场所：核糖体的结构和装配228

核糖体的大小和成分228

所有核糖体都由两个亚基组成229

核糖体RNA229

核糖体蛋白质229

核糖体各组分中功能的确定230

核糖体组分的三维排列231

核糖体的装配232

选读材料233

第二十五章 蛋白质合成的机制234

从基因到活化基因的产物：各种反应234

蛋白质合成系统的剖析234

蛋白质合成的速度236

翻译的极性236

新生的蛋白质总是与tRNA相结合的237

核糖体必须结合两个tRNA237

蛋白质合成的起始238

所有的蛋白质都以甲硫氨酸开始238

起始随着终止而开始238

起始反应的通性238

碱基配对帮助起始密码子排列在细菌核糖体上239

真核生物核糖体在第一个AUG顺序上240

起始240

原核生物的起始因子240

真核生物的起始因子241

蛋白质合成的延伸步骤242

氨酰-tRNA的结合242

肽键的形成：转肽作用244

嘌呤霉素的反应245

核糖体沿着mRNA的移动：转位246

蛋白质合成的终止246

蛋白质合成终止的机制：释放反应247

无义突变的抑制248

GTP在核糖体反应中的作用249

蛋白质合成的抑制剂249

氨基糖苷类250

四环素类250

氯霉素251

白喉毒素251

蛋白质的翻译后修饰252

三维结构253

蛋白质中氨基酸的共价修饰253

蛋白质的蛋白水解加工254

细胞内蛋白质的降解255

蛋白质的分解和酶水平的调节255

异常蛋白质的选择性降解257

依赖于ATP的蛋白质分解途径258

在溶酶体中蛋白质的分解260

微生物中总的蛋白质分解的调节261

核糖体蛋白质的合成是通过反馈抑制协调的262

翻译的调控262

“魔斑”核苷酸的调节263

血红素对血红蛋白合成的调节263

干扰素影响翻译263

不是所有真核生物的信使都与核糖体结合264

选读材料264

第二十六章 微生物中的基因表达266

大肠杆菌是原核的原生生物266

起始过程的基本进行方式267

转录起始的调节268

lac操纵子和某些与分解代谢有关的其他基因268

氨基酸生物合成的调节282

RNA聚合酶亚基和核糖体蛋白质的基因的调控287

酿酒酵母——一种真核原生生物291

半乳糖代谢和分解代谢的某些其他同题293

核糖体合成的调节295

酵母菌中接合类型的确定295

选读材料297

第五篇300

专题300

第二十七章 λ噬菌体的分子生物学300

λ感染的早期进程300

λ的发育301

λ的遗传体系302

病毒突变型302

溶菌生长的进程303

互补作用303

N和cro基因最先得到表达304

转录终止往往对寄主Rho蛋白敏感305

转录终止子的活性也可能受该转录物翻译状况的影响306

N基因产物是抗终止因子306

pL操纵子控制的早期基因309

pR操纵子控制的早期基因310

DNA复制311

晚期基因表达受λ的Q基因产物的正调节控制312

溶源途径313

原噬菌体状态的维持和cI基因表达的调控316

诱导是从cI阻遏物的破坏开始的317

原噬菌体的诱导317

cro阻遏物的作用是诱导的早期阶段所必需的318

噬菌体整合和切离包含位点特异的重组过程318

选读材料321

第二十八章 动物病毒的生物化学323

动物病毒的多样性323

动物病毒所用的策略325

病毒基因的表达326

在细胞核中复制的DNA病毒326

在细胞质中复制的DNA病毒326

含有正极性单链RNA基因组的一般RNA病毒326

双链RNA基因组和负链RNA病毒326

腺病毒327

许可周期327

逆转病毒327

通过剪接控制基因的表达331

DNA合成332

装配333

总结333

乳多空病毒：SV40和多瘤病毒基因组的结构333

早期区域334

晚期区域334

调控区336

裂解周期337

腺病毒、多瘤病毒和SV40的转化作用340

被转化的表型340

转化期间发生的事件340

整合342

被整合病毒DNA顺序的扩大和缩小343

病毒基因在转化细胞中的表达344

早期病毒蛋白在SV40转化细胞转化过程中的作用345

多瘤病毒转化的细胞345

腺病毒转化的细胞346

转化的分子基础346

细小RNA病毒346

脊髓灰质炎病毒颗粒的结构347

感染周期347

抑制细胞RNA和蛋白质的合成348

病毒RNA的复制349

装配350

正粘病毒350

血细胞凝集素、抗原性漂离和抗原性转变351

流感病毒颗粒351

神经氨酸苷酶352

被膜里面352

病毒基因组353

转录353

复制354

调节354

装配355

逆转病毒355

复制周期358

病毒颗粒的成熟361

逆转病毒的恶性转化作用362

内源性病毒362

选读材料363

第二十九章 激素作用364

激素的作用是以受体为媒介的364

激素的合成370

甾体激素是由胆固醇逐步移去碳原子并羟化而衍生出来的370

睾酮既是激素又是激素原371

维生素D是激素1,25-二羟维生素D3的前体373

儿茶酚胺从酪氨酸合成并贮存在颗粒中373

多肽激素是以前体形式合成的376

甲状腺激素类由碘化甲状腺球蛋白衍生378

血液中激素浓度的调节380

激素与受体的相互作用380

激动剂和拮抗剂380

许多激素活化腺苷酸环化酶383

用亲和技术鉴定和纯化激素受体383

膜受体383

三种膜蛋白把细胞外的激素结合转换为细胞内cAMP的生产384

GTP结合蛋白的活化是许多膜受体的最初作用点386

GTP结合蛋白是由霍乱毒素活化的386

膜受体作用的其他机制386

激素效应的调节作用388

脱敏作用，使细胞对肾上腺素的最大反应是短暂的389

多肽激素受体的长期活化导致它们的内移和降解389

胰岛素受体的下降调节作用与肥胖症有关390

甾体激素和甲状腺激素受体390

甾体激素受体和甲状腺激素受体调节特定基因的转录392

对甾体激素反应性能的调节395

内分泌疾病396

生长因子396

激素生成过量397

激素生成不足397

靶细胞的不敏感性397

干扰素397

无脊椎动物提供了研究激素控制发育的模式系统399

植物激素控制细胞生长和分化401

选读材料403

第三十章 神经传递405

神经冲动的传播405

静息膜电位406

动作电位及其传播407

神经细胞膜的K＋通道和Na＋通道410

Na＋通道的作用机制412

突触传递：乙酰胆碱414

其他神经递质415

乙酰胆碱受体419

选读材料420

第三十一章 视觉和其他与光有关的反应视觉422

在视干细胞和视锥细胞的膜中所发现的视色素422

由视蛋白上结合11-顺视黄醛所组成的视紫红质423

光使视紫红质的视黄醛异构化成全反式425

通过吸收光谱的变化能检出视紫红质的转变425

视黄醛的异构化引起视蛋白其他基团的移动426

光子的吸收引起细胞质膜Na＋电导的变化428

鸟嘌呤核苷酸可介导光的效应429

另一种可扩散的递质可能是Ca2＋430

视紫红质能在圆盘膜内移动431

细菌视紫红质432

昼夜节律和光敏素433

生物发光434

核酸的光损伤和修复436

选读材料437

第三十二章 生命的起源438

生命是什么？438

基本的假设439

化学进化的可能阶段440

银河系和太阳系的形成440

星际分子441

陨星441

宇宙化学441

慧星442

原始地球的大气443

生命的古老形式444

生物单体的合成445

氨基酸446

核酸的碱基447

糖449

核苷和核苷酸450

脂质452

辅酶453

缩合剂454

生物合成途径作为前生物的化学指南457

旋光度的起源458

丰富的元素458

生物单体的聚合460

最初的遗传物质460

多核苷酸：非模板反应461

多核苷酸：模板反应462

早期多核苷酸和2′,5′-键465

DNA以前的RNA466

多肽467

多核苷酸和多肽的共同进化：转译的起源468

膜和室474

脂质小泡能作为最早的细胞吗？474

原始地球上的催化作用475

早期生命的生物化学476

选读材料478