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第一章 蛋白质化学1

第一节 通论1

一、蛋白质的化学概念1

二、蛋白质的分类1

三、蛋白质的元素组成4

第二节 蛋白质的组成单位氨基酸5

一、氨基酸的一般结构特征5

二、氨基酸的分类和结构5

三、蛋白质中不常见的氨基酸6

四、非蛋白质氨基酸(天然氨基酸)7

五、D-氨基酸研究进展8

六、氨基酸的一般性质8

七、氨基酸的化学性质8

第三节 蛋白质的结构13

一、蛋白质的一级结构13

二、蛋白质的二级结构19

三、纤维状蛋白质的结构24

四、超二级结构和结构域27

五、球状蛋白质的三级结构28

六、蛋白质的四级结构31

第四节 蛋白质的结构与功能32

一、蛋白质的一级结构决定其高级结构32

二、蛋白质的一级结构与功能33

三、蛋白质的空间结构与功能35

第五节 蛋白质的性质45

一、蛋白质的胶体性质45

二、两性性质和等电点46

三、蛋白质的变性作用与复性47

四、蛋白质的沉淀作用47

五、蛋白质的沉降作用48

第六节 蛋白质的分离纯化和测定49

一、蛋白质分离纯化的一般原则49

二、分离纯化的主要方法50

三、蛋白质分子量的测定53

四、蛋白质纯度的鉴别标准55

五、蛋白质含量的测定56

提要56

生化基本题型举例57

第二章 核苷酸和核酸59

第一节 碱基、核苷和核苷酸59

一、碱基、核苷和核苷酸59

二、核苷酸的生物学功能62

第二节 磷酸二酯键与多核苷酸63

第三节 碱基的性质影响核酸结构65

第四节 DNA结构67

一、DNA储存遗传信息的证实67

二、各物种DNA有着独特的碱基组成68

三、Watson-Crick DNA双螺旋结构69

四、DNA存在不同的三维结构形式71

五、与DNA碱基顺序相关的特殊结构72

第五节 RNA的各类和结构74

一、信使RNA74

二、有着更复杂结构的RNA75

第六节 核酸的变性、复性和杂交78

一、DNA的变性与复性78

二、DNA的熔解温度79

三、核酸的杂交及应用80

第七节 核酸的化学反应和酶法修饰80

一、核酸的化学反应80

二、DNA的酶法甲基化83

第八节 核酸酶和DNA限制性内切酶84

一、核酸的酶法水解与核酸酶的分类84

二、核酸酶的特异性84

三、限制性内切酶(限制酶)85

四、限制片段的长度和限制图85

第九节 DNAG一级结构测定与DNA的化学合成88

一、DNA碱基顺序的测定88

二、DNA的化学合成88

第十章 基因和基因组91

一、天然DNA分子的大小与顺序特征91

二、基因与顺反子93

三、染色体DNA的碱基顺序特征95

第十一节 DNA超螺旋和染色体结构96

一、DNA的拓扑学结构96

二、DNA在体内的包装102

提要105

思考题107

第三章 酶化学110

第一节 通论110

一、酶是生物催化剂110

二、酶催化的特征110

第二节 酶的分类和命名112

一、酶的命名112

二、酶的国际系统分类法113

三、酶的组成分类114

第三节 酶催化作用的结构基础和高效催化的策略115

一、酶分子结构的特征115

二、酶原及酶原的激活119

三、酶高效催化的策略121

第四节 酶促反应的动力学129

一、酶浓度的影响129

二、底物浓度对反应速度的影响129

三、温度对酶促反应速度的影响133

四、pH的影响133

五、激活剂的影响134

六、抑制剂的影响134

七、过渡态类似物是酶的一种潜在抑制剂137

第五节 重要的酶类138

一、多酶体系138

二、别构酶138

三、共价调节酶142

四、同工酶144

五、固定化酶145

第六节 酶的分离纯化和活力测定146

一、酶分离纯化的一般原则146

二、酶的活力与测定146

三、回收率和纯化倍数149

提要149

思考题150

第四章 维生素与辅酶152

第一节 维生素的概念与分类152

一、维生素的一般概念和重要性152

二、维生素的命名和分类152

第二节 重要的脂溶性维生素153

一、维生素A及维生素A原153

二、维生素D及维生素D原154

三、维生素K155

四、维生素E156

第三节 重要的水溶性维生素157

一、维生素C157

二、维生素B1和焦磷酸硫胺素158

三、维生素B2(VB2)和FMN、FAD159

四、泛酸与辅酶A160

五、烟酸、烟酰胺和NAD、NADP161

六、维生素B6及其辅酶162

七、生物素163

八、叶酸和四氢叶酸163

九、维生素B12和B12辅酶164

十、硫辛酸165

提要165

思考题166

第五章 激素化学167

第一节 激素的概念与分类167

一、激素的一般概念167

二、激素的分类168

第二节 重要的动物激素168

一、下丘脑激素168

二、垂体激素169

三、甲状腺激素171

四、胰腺激素172

五、肾上腺激素173

六、性激素174

七、前列腺素175

第三节 激素的调控体系175

一、下丘脑承上启下的调节175

二、反馈调节176

三、多元调控176

第四节 激素的作用原理177

一、受体及其特征177

二、质膜激素受体的信息传递178

三、甾体激素的作用机制180

第五节 昆虫激素181

第六节 植物激素182

提要182

思考题182

第六章 代谢引论183

第一节 通论183

一、新陈代谢的一般概念183

二、同化作用和异化作用183

三、中间代谢184

四、呼吸商184

五、代谢库(池)184

第二节 新陈代谢研究方法185

一、同位素示踪法185

二、酶抑制剂和拮抗物的应用185

三、整体水平的代谢研究185

四、器官水平代谢研究185

五、细胞、亚细胞水平的代谢研究185

思考题185

第五章 糖与糖代谢187

第一节 糖类化学187

一、糖的分类187

二、单糖的命名187

三、单糖的立体结构189

四、重要的单糖衍生物190

五、单糖的主要化学性质191

六、寡糖的化学192

七、多糖化学193

第二节 糖的分解代谢195

一、糖的消化与吸收196

二、糖的无氧代谢196

三、糖有氧氧化的一般途径200

四、乙醛酸循环途径203

五、磷酸戊糖途径203

第三节 糖的合成代谢205

一、糖原的合成205

二、糖异生作用206

三、蔗糖的合成208

四、淀粉的合成208

第四节 糖代谢的调节209

一、血糖浓度的调节209

二、糖酵解途径的调节210

三、三羧酸循环的调节211

四、磷酸戊糖途径的调节212

五、糖异生作用的调节212

提要212

思考题213

第八章 生物氧化214

第一节 生物能学的基本概念214

一、能量的性质214

二、能量的守恒与转化214

三、ATP是生物体中自由能的流通货币216

四、关于生物化学中能量变化的一些规定217

第二节 线粒体氧化体系218

一、生物氧化中CO2生成的方式218

二、呼吸链218

三、线粒体外NADH2的氧化229

提要230

思考题230

第九章 脂类代谢231

第一节 概述231

一、脂类的一般概念231

二、脂肪的消化和吸收231

第二节 脂肪的分解代谢232

一、体内甘油三酯的分解232

二、甘油的代谢233

三、脂肪酸的分解代谢233

四、酮体的代谢238

第三节 脂肪的合成代谢239

一、脂肪酸的生物合成239

二、甘油三酸(脂肪)的合成241

第四节 磷脂和鞘脂的代谢242

一、磷脂的代谢242

二、鞘脂的代谢244

第五节 胆固醇的代谢245

一、胆固醇的生物合成246

二、胆固醇的去路247

提要249

思考题250

第十章 氨基酸的代谢252

第一节 蛋白质的消化与氮平衡252

第二节 氨基酸的分解代谢253

一、氨基酸分解的基本反应253

二、氨基氮的排泄256

第三节 氨基酸的生物合成265

一、氨基酸的生物合成265

二、几种氨基酸合成的简单途径266

三、氨基酸生物合成途径中的反馈调节266

提要268

思考题268

第十一章 核苷酸代谢269

第一节 核酸和核苷酸的分解代谢269

一、嘌呤碱的分解代谢269

二、嘧啶碱的分解代谢272

第二节 核苷酸的合成代谢272

一、嘌呤核苷酸的生物合成272

二、嘧啶核苷酸的生物合成276

三、脱氧核糖核苷酸的生物合成279

提要281

思考题282

第十二章 DNA的复制、修复和重组283

第一节 DNA的代谢283

一、DNA代谢包括DNA复制、修复和重组283

二、大肠杆菌遗传图284

第二节 DNA复制的一般规律285

一、关于模板的概念285

二、DNA复制是半保留的286

三、DNA复制的起始点和方向286

四、DNA的复制是半不连续的288

第三节 DNA聚合酶288

一、DNA是由DNA聚合酶催化合成的288

二、DNA聚合酶催化DNA合成的精确性289

三、大肠杆菌的三种DNA聚合酶290

四、DNA复制需要许多酶和蛋白质因子291

第四节 细胞DNA复制的阶段性292

一、DNA复制的起始292

二、DNA复制的延长阶段294

三、复制终止过程296

四、真核细胞DNA的复制297

第五节 DNA修复298

一、突变导致肿瘤发生298

二、错酸修复299

三、碱基切害修复301

四、核苷酸切割修复303

五、直接修复303

六、重组修复与差错倾向修复303

第六节 体内DNA重组过程304

一、同源遗传重组有着多重的功能305

二、重组需要特殊的酶306

三、同源重组是DNA修复的重要途径307

第七节 位点特异遗传重组308

一、可转座遗传因子可从一个座位转移到另一座位311

二、免疫球蛋白基因的重组311

提要313

思考题314

第十三章 RNA的代谢316

第一节 依赖DNA的RNA合成316

一、RNA是由RNA聚合酶合成的316

二、模板链与非模板链318

第二节 足迹法与启动子319

第三节 RNA合成的终止321

第四节 真核生物细胞核RNA聚合酶322

一、RNA聚合酶Ⅱ需要许多其他蛋白质因子322

二、RNA聚合酶和转录因子在启动子上的组装323

三、RNA合成的起始324

四、RNA合成的延长、终止和释放324

五、RNA聚合酶Ⅱ活性的调节324

六、DNA指导的RNA聚合酶能被选择性地抑制324

第五节 新生RNA的剪接和修饰325

一、除去内含子的剪接过程325

二、真核生物mRNA进行装饰性加工329

三、不同RNA剪接方式导致一个基因多种产物330

四、核糖体RNA和tRNA前体的转录后加工332

五、细胞 RNA以不同速度降解333

六、多核苷酸磷酸化酶合成随机顺序的类RNA多聚物333

第六节 核酶334

一、Ⅰ类内含子的酶学特性335

二、M1 RNA336

第七节 以RNA为模板的DNA和RNA合成336

一、 反转录酶从病毒RNA产生DNA336

二、逆转录病毒引起癌症或艾滋病337

三、用HIV反转录酶抑制物治疗艾滋病338

四、许多真核生物的转座子与逆病毒有关339

五、端粒酶是一种特殊的反转录酶339

六、一些病毒RNA是由RNA指导的RNA聚合酶复制的340

提要340

思考题341

第十四章 蛋白质的生物合成与修饰343

第一节 概述343

20世纪50年代蛋白质生物合成研究的几个重要进展343

第二节 遗传密码的破译344

一、三联体密码与阅读框344

二、人工合成多核苷酸和无细胞体系蛋白质合成345

三、三核苷酸诱导氨酰-tRNA对核糖体的特异结合345

四、具有特写重复顺序多聚核糖核苷酸模板的合成346

第三节 遗传密码的几个重要特性347

一、遗传密码的几个重要特性347

二、翻译移码和RNA编辑348

三、tRNA对密码子的识别350

四、遗传密码的天然改变351

五、病毒DNA中不同阅读框的重叠基因353

第四节 蛋白质的生物合成353

一、核糖体是一个复杂的超分子结构354

二、转移RNA具有特征性结构355

三、氨酰-tRNA合成酶和它们催化的反应356

四、一些氨酰-tRNA合成酶具有校对功能358

五、氨酰-tRNA合成酶对tRNA的识别359

六、多肽链的合成从氨基末端开始359

七、一个特定氨基酸起始蛋白质的合成360

八、多肽合成起始的三个步骤361

九、延伸阶段中肽键的形成362

十、核糖体的校正功能仅限于密码子与反密码子的相互作用365

十一、多肽合成的终止366

第五节 多肽链的折叠与加工368

一、氨基末端和羧基末端的修饰369

二、信号序列的切除369

三、氨基酸残基的修饰369

四、糖侧链的连接370

五、异戊二烯基团的附加370

六、辅基的附加370

七、蛋白酶水解修饰370

八、二硫键的形成370

九、蛋白质合成受许多抗生素和毒素抑制370

第六节 蛋白质投递和降解371

一、许多真核蛋白的翻译后修饰开始于内质网371

二、糖基化在蛋白质投递过程中起重要作用373

三、线粒体和叶绿体蛋白的投递373

四、通往细胞核的信号传递375

五、细菌蛋白质投递途径的信号序列376

六、细胞通过受体介导的胞饮作用输入蛋白376

七、所有细胞中蛋白质的降解是由专一的系统调节376

提要378

思考题379

第十五章 基因表达的调节381

第一节 基因表达调节的原理381

一、RNA聚合酶结合启动子顺序382

二、转录起始接受DNA结合蛋白的调节382

第二节 基因的调节单位--操纵子384

一、许多原核基因是以操纵子为单位调节的384

二、乳糖操纵子的负调节作用384

第三节 调节蛋白与DNA的结合386

一、调节蛋白有单独的DNA结合结构域386

二、螺旋-转角-螺旋388

三、锌指389

四、同质异形结构域389

第四节 蛋白质与蛋白质的互相作用389

一、调节蛋白质也有蛋白质-蛋白质互相作用结构域389

二、亮氨酸拉链389

三、碱性螺旋-环-螺旋391

第五节 原核生物基因表达的调节391

一、Lac操纵子的正调节系统391

二、阿拉伯糖操纵子的正调节和负调节作用393

三、色氨酸操纵子的转录弱化调节395

四、SOS反应的诱导396

五、核糖体蛋白与rRNA合成的协调398

六、遗传重组对基因表达的调节400

第六节 真核基因表达的调节401

一、具有转录活性的染色质有独特结构401

二、染色质的乙酰化和核小体置换402

三、许多真核启动子是正调节的402

四、反激活蛋白和辅激活蛋白促进普通转录因子的组装403

第七节 真核基因表达的调节蛋白404

一、TATA结合蛋白404

二、DNA结合反激活蛋白404

三、辅激活蛋白复合物404

四、转录激活过程404

五、可逆转录激活405

六、酵母半乳糖代谢基因既有正调节也有负调节405

七、DNA结合反激活蛋白具有组件型结构406

八、真核基因表达的细胞间和细胞内信号调节408

九、通过磷酸化核转录因子的调节409

第八节 真核生物mRNA的翻译阻遏409

第九节 发育过程中调节蛋白的级联控制410

一、母性基因411

二、节化基因412

三、同质异形基因412

提要413

思考题414

第十六章 重组DNA技术416

第一节 DNA克隆技术的基础416

第二节 重组DNA技术的基本操作原理416

一、重要的工具酶416

二、DNA克隆的载体417

三、目的基因的获得421

四、DNA的体外重组424

五、重组DNA转移技术424

六、筛选425

第三节 重组DNA技术的应用426

一、重组DNA技术产生新品种新选择426

二、法医学的新武器-DNA指纹法426

三、工程化微生物用于地下采油、采矿消除污染427

四、基因治疗与遗传性疾病的基因诊断427

提要427

思考题428

主要参考文献429