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绪论1

生物化学是生命的化学1

生物化学是边缘科学1

生物化学在工农业及医药卫生事业中的重要意义1

目录1

我国生物化学研究工作发展迅速2

蛋白质具有多种不同的生物功能3

根据形状，蛋白质可分成两大类3

氨基酸是蛋白质的组成单位3

蛋白质是细胞中最丰富的生物分子3

第一节 概论3

第一章 蛋白质化学3

某些蛋白质含有氨基酸以外的化学基团4

蛋白质是非常大的分子4

第二节 蛋白质的元素组成5

第三节 氨基酸5

蛋白质有20种共同氨基酸5

氨基酸有共同的结构特点5

几乎所有的氨基酸都含有一个手征性碳原子5

异构体的命名根据是其构型5

7种氨基酸具有不带电荷的极性R基6

8种氨基酸含有非极性或疏水R基6

可根据R基的差别将氨基酸分类6

蛋白质的光学活性氨基酸为L-构型6

2种氨基酸有带负电荷（酸性）的R基7

3种氨基酸有带正电荷（碱性）的R基8

某些蛋白质也含有“特殊”的氨基酸8

氨基酸可以作为酸，也可以作为碱起作用9

氨基酸具有特征性滴定曲线9

氨基酸有特征性的化学反应11

第四节 蛋白质的结构12

蛋白质的结构具有复杂的层次12

肽是氨基酸组成的链12

许多蛋白质的一级结构已经测定13

不同种属的同源蛋白质有同源序列13

天然蛋白质具有特征的空间结构（构象）14

X射线衍射研究指出，肽键及其周围原子处在同一平面上15

蛋白质二级结构的一种重要类型是α-螺旋15

头发的基本结构单位是α-螺旋16

另一种广泛存在的蛋白质二级结构是β-折叠结构16

球状蛋白质的主肽链在二级结构基础上进一步盘曲、折叠形成三级结构17

肌红蛋白的三级结构是最先用X射线衍射结构分析法确定的17

不同类型球状蛋白质的三级结构是有区别的18

不同物种的肌红蛋白有相似的空间结构18

球状蛋白质的多数疏水氨基酸残基在分子的内部19

稳定球状蛋白质三级结构的力有4种20

寡聚蛋白质有三级结构也有四级结构21

用X射线分析法阐明了血红蛋白的全结构21

肌红蛋白与血红蛋白的α-和β-链具有几乎相同的三级结构22

四级结构对许多蛋白质的功能具有重要意义23

镰刀形细胞贫血病是一种血红蛋白的分子病23

蛋白质的变性是一种结构变化24

某些变性蛋白质在除去变性因素后可以“复性”24

第五节 蛋白质的重要性质24

经某些试剂处理可从溶液中沉淀蛋白质25

蛋白质的颜色反应可用于定性或定量测定26

蛋白质是两性电解质26

自测题26

第二章 核酸的化学29

第一节 概论29

核酸可分成两大类29

DNA是遗传信息的主要载体29

RNA参与蛋白质的生物合成30

DNA和RNA的核苷酸单位各含有独特的碱基和戊糖31

第二节 核酸的结构31

核酸中连续的核苷酸单元间以磷酸二酯键相连32

某些核酸的碱基序列已经确定32

不同种属生物的DNA具有不同的碱基组成35

Watson和Crick建立了DNA双螺旋结构模型（华生-克里克模型）35

环DNA具有超螺旋结构38

DNA-组蛋白复合物组成核小体38

基因是为多肽链和RNA编码的DNA片段38

一条染色体含有多个基因39

多数RNA为单链结构39

对tRNA的结构了解得比较清楚40

第三节 核酸的性质41

核酸在260nm处有强烈的紫外线吸收41

天然DNA分子极大，易受破坏41

双螺旋DNA可以变性42

不同种属的DNA链能形成DNA-DNA杂交分子43

DNA的解链温度与G≡C和A＝T碱基对在分子中的相对比例有关43

第四节 核苷酸的衍生物44

自测题45

酶具有蛋白质的一切性质49

酶在细胞代谢中有极其重要的功能49

第二节 酶的化学本质49

酶是生物细胞制造的催化剂49

第一节 概论49

第三章 酶49

某些酶含有非氨基酸组分——辅因子50

单体酶、寡聚酶和多酶络合物各有其结构特点51

许多酶以多种形式出现51

第三节 酶的分类和命名51

酶的分类以其催化的反应为基础51

酶的专一性较高52

第四节 酶的专一性52

第五节 酶的催化机理53

酶通过降低反应的活化能来提高化学反应的速度53

酶促反应的第一步是生成酶一底物络合物53

ES络合物生成的“诱导契合学说”54

某些酶以无活性的酶原形式生成55

第六节 影响酶促反应的因素55

正确代表酶促反应速度的是反应的初速度55

在一定条件下，酶促反应速度与酶浓度成正比55

底物浓度对酶促反应速度有很大影响56

底物浓度与反应速度之间有定量关系56

KM是酶对其某一底物的特征性常数57

通过底物浓度的改变能测KM和Vmax的值57

酶有最适pH58

酶有最适温度58

酶能被特殊的化学试剂抑制59

第七节 酶活性的测定60

第八节 酶的应用60

自测题61

维生素是营养需要的小分子有机物64

维生素分为两大类64

维生素是辅酶或酶辅基的有效成分64

第一节 维生素概论64

第四章 维生素和辅酶64

第二节 维生素和辅酶65

硫胺素（维生素B1）以焦磷酸硫胺素的形式表现其功能65

核黄素（维生素B2）是黄素核苷酸类的组分66

烟酰胺是辅酶NAD+和NADP+的活性基67

泛酸是辅酶A的组分68

维生素B？在氨基酸代谢中起重要作用69

生物素是某些羧化酶的辅基——生物胞素的活性组分69

叶酸是辅酶四氢叶酸的前体69

维生素B12是辅酶B12的前体69

维生物C（抗坏血酸）的生物化学功能尚不了解71

维生素A可能有数种功能74

脂溶性维生素是异戊二烯的衍生物74

维生素D是一种激素的前体76

维生素E使细胞膜免受氧的破坏78

维生素K是一种羧化酶的组分78

自测题79

第五章 新陈代谢总论80

第一节 新陈代谢的概念80

消化及吸收是物质代谢的开始阶段80

机体内能量变化服从能量守恒定律81

第二节 新陈代谢中能量的变化81

机体内物质代谢的最后阶段是代谢最终产物排出体外81

在机体组织与器官中进行的各种物质的代谢称为中间代谢81

高能生物分子与机体的能量代谢密切相关82

第三节 代谢在不同生物体内的共同性和特殊性83

第四节 细胞结构和代谢83

自测题86

第六章 糖代谢87

第一节 糖在营养上的重要性87

第二节 多糖及低聚糖的降解88

淀粉和糖原通过水解或磷酸解作用降解88

二糖在二糖酶作用下水解88

糖在动物组织中的无氧代谢机制（酵解作用）89

第三节 糖的无氧代谢、发酵和酵解89

酵解途径的总结93

糖在酵母细胞中的无氧代谢——生醇发酵仅最后两步反应与酵解作用不同94

酵解作用在生物界普遍存在95

第四节 糖的有氧氧化95

丙酮酸首先必须氧化成乙酰辅酶A及CO295

三羧酸循环是一个环状酶反应系统96

三羧酸循环共包含8步反应96

三羧酸循环的总结98

三羧酸循环的实验证据100

葡萄糖彻底氧化产生38个分子ATP100

乙醛酸循环是三羧酸循环的支路101

第五节 戊糖磷酸途径102

6-磷酸葡萄糖转变成5-磷酸核酮糖102

磷酸戊糖的相互转变103

磷酸戊糖之间的基团转换103

戊糖磷酸循环的总结104

戊糖磷酸循环的意义104

第六节 糖的生物合成105

植物可以利用大气中的CO2合成糖105

蔗糖通过葡萄糖苷基转移反应生成105

淀粉与糖原的生成途径相似，是连续的葡萄糖苷基转移反应106

丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸需要通过支路反应107

糖异生途径与糖酵解途径有7步反应是相同的107

第七节 糖的异生作用107

非糖物质通过糖异生作用转变为糖107

糖异生作用的第二个旁支反应是1,6二磷酸果糖转化为6-磷酸果糖108

6-磷酸葡萄糖转变为葡萄糖是糖异生作用的第三个旁支反应108

糖异生作用是耗能的过程108

非糖物质转化为糖的途径108

自测题109

电子从底物流向氧是ATP中能量的来源111

电子传递及氧化磷酸化作用在线粒体内膜中进行111

第一节 概述111

第七章 电子传递、氧化磷酸化及ATP的生成111

第二节 呼吸链112

呼吸链由多种电子传递体组成112

吡啶核苷酸具有聚集功能113

NADH脱氢酶由NADH接受电子113

泛醌是一种脂溶性醌114

细胞色素是一些能传递电子的血红素蛋白质114

电子传递体永远依特定的顺序发挥作用115

线粒体外NADH氧化必需穿梭系统115

化学渗透学说认为质子梯度推动ATP的生成117

合成ATP的酶系已经分离并重组117

第三节 氧化磷酸化作用117

电子传递的能量通过氧化磷酸化储存117

第四节 ATP与能量的释放储存和利用118

自测题119

第八章 脂类的代谢120

第一节 脂类在营养上的重要性120

第二节 脂类的酶促水解120

第三节 脂肪的分解代谢121

甘油转变成磷酸二羟丙酮沿糖酵解途径氧化121

脂肪酸在线粒体中活化并氧化122

饱和脂肪酸的氧化过程可分为两个阶段123

脂肪酸经过三步转移过程进入线粒体123

脂肪酸β-氧化过程中能产生大量ATP124

酮体在肝脏中生成，在其他器官中氧化125

第四节 脂类的合成代谢127

脂肪酸的生物合成与脂肪酸的氧化途径不同127

丙二酰辅酶A由乙酰辅酶A生成127

脂肪酸生物合成中每加入一个2C单位需要4步反应127

软脂酸是其他长链脂肪酸的前体128

脂肪及磷脂的生成由共同的前体开始129

磷脂的生物合成需要“头部”基团参入130

异戊烯醇焦磷酸酯是许多脂溶性生物分子的前体132

胆固醇可以转化成其他类固醇化合物132

胆固醇及其他固醇也由2C前体合成132

第五节 胆固醇的代谢132

自测题134

第九章 蛋白质的酶促降解及氨基酸代谢136

第一节 蛋白质在营养上的重要性136

第三节 氨基酸的一般代谢——脱氨基作用及脱羧基作用137

α-氨基的转移在转氨酶催化下进行137

第二节 蛋白质的酶促水解138

氨主要由谷氨酸氧化脱氨生成138

氨基酸脱羧作用产生生物学上重要的胺类139

第四节 氨基酸分解代谢的产物α-酮酸的代谢转变141

氨基酸的碳链通过20种不同途径降解141

10种氨基酸在降解过程中产生乙酰CoA141

5种氨基酸转变成α酮戊二酸141

3种氨基酸转变成琥珀酰CoA142

苯丙氨酸及酪氨酸产生延胡索酸142

草酰乙酸途径142

一些氨基酸转化成糖，一些转化成酮体142

谷氨酰胺是氨的主要运输载体143

尿素通过尿素循环生成143

第五节 氨的代谢转变143

氨对动物是有毒的143

鸟氨酸循环包含许多个复杂的步骤144

第六节 氨基酸的合成代谢147

一些氨基酸必需来自膳食147

非必需氨基酸从三羧酸循环及其他主要代谢中间物生成147

必需氨基酸的生成途径比较复杂148

自测题148

第二节 嘌呤和嘧啶的分解与合成149

尿酸产生过量引起痛风病149

人体内的嘌呤分解产生尿酸149

第一节 核酸的酶促水解149

第十章 核酸代谢149

不同生物体内嘧啶的分解过程不同150

嘌呤核苷酸通过复杂的途径生成150

嘧啶核苷酸由天冬氨酸和核糖磷酸产生152

核糖核苷酸是脱氧核苷酸的前体152

嘌呤和嘧啶碱基可以通过“补救途径”重新利用155

第三节 DNA的生物合成156

DNA进行半保留复制156

细菌提取液中含有DNA聚合酶157

环DNA常朝两个相反的方向进行复制158

大肠杆菌含有3种DNA聚合酶158

冈崎片段被DNA连接酶拼接在一起159

冈崎片段的发现解决了DNA两条链同时复制的问题159

冈崎片段的合成需要RNA引物159

复制时亲本DNA双链需要彼此分离160

DNA聚合酶有校正作用能改正复制中的错误160

真核生物DNA的复制十分复杂161

有些RNA病毒含有RNA指导的DNA聚合酶（反转录酶）162

DNA经历着多种变化162

DNA经常遭受损伤163

紫外线损伤能被切除和修复163

非同源基因可以人工重组并“克隆”165

细菌DNA被限制—修饰系统保护165

重组DNA和基因克隆开辟了遗传学研究的新领域166

重组DNA研究的实际应用166

第四节 RNA的生物合成167

基因转录产生RNA167

mRNA为多肽链编码167

mRNA由DNA指导的RNA聚合酶催化生成168

真核生物细胞核有3种RNA聚合酶168

初级转录产物（前体RNA）还需进一步加工168

许多真核基因含有居间序列（内含子）169

RNA的新功能170

必须从hnRNA中除去内含子RNA170

某些病毒RNA是通过RNA指导的RNA聚合酶复制的171

自测题171

第十一章 蛋白质的生物合成174

“中心法则”反映遗传信息的流动的方向174

所有氨基酸的遗传密码已经确定174

遗传密码的特性176

转移RNA是氨基酸的受体177

核糖体是制造多肽链的分子“机器”178

蛋白质生物合成分为5个主要阶段178

蛋白质合成的方向是从氨基端向羧基端179

氨酰-tRNA合成酶催化氨基酸与其对应的tRNA结合179

信使RNA从5＇→3＇方向被转译180

多个核糖体同时转译一个信使RNA分子180

原核生物与真核生物的起始氨基酸不同181

起始复合物的生成置fMet-tRNAfMet于P位182

多肽链的延长循环有3个步骤182

多肽链合成的终止需要特殊的信号183

真核生物蛋白质生物合成过程的特点184

多肽链进行折叠和加工185

自测题186

分解代谢与合成代谢在机体内互相配合进行188

第一节 代谢的相互联系188

第十二章 代谢的相互联系和调节控制188

糖代谢与脂类代谢的相互联系190

糖代谢与蛋白质代谢的相互联系190

脂类代谢与蛋白质代谢的相互联系190

核酸代谢与糖、脂类、蛋白质代谢的相互联系190

第二节 细胞水平的代谢调节191

酶在细胞内的集中存在与隔离分布191

细胞通过非共价修饰调节酶的活力192

共价化学修饰可以调节一些酶的活力194

酶的含量可以调节代谢195

酶生物合成的诱导和阻遏可以改变细胞内的酶含量196

改变酶的降解速度也能调节细胞内酶的含量197

第三节 激素水平的代谢调节197

高等动物激素依其化学本质可分为三大类197

激素以复杂的相关层次发挥调节作用198

激素对代谢起着强大的调节作用199

氨基酸及其衍生物以及肽类蛋白质激素的作用机理与类固醇激素有明显的不同200

植物激素控制细胞生长与分化202

第四节 神经水平的代谢调节203

自测题204

实验一 实验室的基本操作205

实验205

实验二 蛋白质及氨基酸的呈色反应207

实验三 蛋白质的沉淀反应210

实验四 蛋白质的等电点测定212

实验五 血红蛋白的两性解离213

实验六 用Folin-酚试剂法测定蛋白质浓度214

实验七 总氮量的测定——凯氏定氮法216

实验八 氨基酸的纸上层析法219

实验九 血清蛋白质醋酸纤维薄膜电泳221

实验十 酵母核糖核酸的分离及组分的鉴定223

实验十一 酶的专一性225

实验十二 温度和pH对酶活性的影响226

实验十三 酶的激活剂及抑制剂228

实验十四 小麦萌发前后淀粉酶活力的比较228

实验十五 过氧化氢酶的定性测定230

附录一 生物化学名词缩写232

附录二 元素的原子量表236

附录五 常用仪器的使用241

附录六 自测题答案243

附录三 溶液浓度的配制247

附录四 标准溶液的制备和标定249