基礎生物化學原理

成書過程

該書的主編是南京大學的楊榮武，副主編為南京大學的丁智、中國海洋大學的楊艷和皖西學院的黃林，參加編寫的還有南京大學的盧彥、華東理工大學的周勉、東南大學的張子超、中國藥科大學的劉煜、海南大學的韋雙雙、南京農業大學的沈文飈、山東師範大學的杜希華、江蘇科技大學的聞燕、長春科技學院的陳海燕、海南醫學院的顏冬菁、長治醫學院的蘇嬌、濱州學院的李玉璽、中南大學湘雅醫學院的郭燦和牡丹江師範學院的田新民。

2021年3月29日，《基礎生物化學原理》由高等教育出版社出版發行。

內容簡介

該書分為“結構生物化學”“代謝生物化學”和“分子生物學”三篇，共有20章。每章包括引言、主題內容、小結、思考題、參考文獻和推薦網址。教材中引入了小框故事（Box）。這些故事有生化動態、生化探究、生化趣事、生化傳奇和生化與健康等。在每一章，還附有重大科學發現故事。另外，書中重要內容的旁邊插入了小測驗（Quiz）。

教材目錄

第一篇結構生物化學

第一章緒論

第一節生物化學發展簡史

Box1.1 生化趣事——年度分子和年度突破

第二節生物化學的主要內容及其套用

第三節生物化學學習方法

科學故事中國科學家是如何在世界上率先人工合成出蛋白質的？

第二章蛋白質的結構與功能

第一節胺基酸

一、胺基酸的結構和分類

二、胺基酸的性質

三、胺基酸的功能

Box2.1 “硒代半胱氨酸”的發現故事

第二節蛋白質的結構

一、蛋白質的一級結構

二、蛋白質的二級結構

三、蛋白質的三級結構

四、蛋白質的四級結構

五、蛋白質的摺疊

Box2.2 細胞是如何清除胞外錯誤摺疊的蛋白質的？

第三節蛋白質的功能及其與結構的關係

一、蛋白質的主要功能

二、蛋白質結構與功能關係的一般規則

三、幾種重要的蛋白質的功能及其與結構的關係

Box2.3 魔鬼蠕蟲的生存之道

第四節蛋白質的性質與分類

一、蛋白質的性質

二、蛋白質的分類

Box2.4 科學家發現“英雄蛋白”啦！

第五節蛋白質的研究方法

一、蛋白質的分離和純化

二、蛋白質大小的確定

三、蛋白質等電點的測定

四、蛋白質在機體內表達的分析

五、蛋白質一級結構的測定

六、蛋白質三維結構的確定

七、蛋白質功能的研究

Box2.5 將來能用納米孔測定蛋白質一級結構嗎？

科學故事科學家是如何發現一種罕見的Hb突變體的作用機理的？

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第一節核苷酸

一、核苷酸的結構

二、核苷酸的性質

三、核苷酸的功能

Box3.1 mRNA分子中的第五個鹼基

第二節核酸的結構

一、RNA和DNA的結構比較

二、核酸的一級結構

三、核酸的二級結構

四、核酸的三級結構

五、核酸與蛋白質形成的複合物

Box3.2 DNA究竟能不能形成正平行的雙螺旋？

第三節核酸的功能

Box3.3 tRNA的新功能

第四節核酸的性質

Box3.4 破解“水熊蟲”在極端環境中生存的秘密

第五節核酸的研究方法

一、核酸的分離、純化和定量

二、核酸一級結構的測定

Box3.5 “Chargaff法則”的發現故事

科學故事 DNA雙螺旋結構的發現

116

第一節酶學概論

一、酶的化學本質

二、酶的催化性質

三、酶的分類和命名

Box4.1 立體專一性的例外及其解釋

第二節酶動力學

一、影響酶促反應速率的因素

二、米氏動力學

三、米氏酶抑制劑作用的動力學

四、別構酶的動力學

Box4.2 洋蔥為什麼能“催人淚下”？

第三節酶的催化機制

一、過渡態穩定學說

二、過渡態穩定的化學機制

三、幾種蛋白酶的結構與功能

Box4.3 揭開黃素單加氧酶的神秘面紗

第四節酶活性的調節

一、酶的“量變”調節機制

二、酶的“質變”調節機制

Box4.4 能量感應器AMPK也能當無間道？

第五節維生素與輔酶

一、水溶性維生素

二、脂溶性維生素

Box4.5 維生素A和C可幫助消除細胞記憶

第六節酶的研究方法

一、酶活力的測定

二、酶的分離和純化

三、酶工程

科學故事核酶的發現

173

第一節糖類

一、單糖

二、寡糖

三、多糖

Box5.1 科學家在墜落到地球的隕石中發現了糖

第二節脂質

一、簡單脂

二、複合脂

三、異戊二烯類脂

Box5.2 小心反式脂肪！

第三節糖綴合物

一、糖蛋白和蛋白聚糖

二、肽聚糖

三、脂多糖

科學故事改變教科書的發現：受精過程中，卵子不再被動！

195

第一節激素的一般性質

一、激素的定義

二、激素的化學本質及分類

三、激素的定量

第二節激素作用的一般特徵

一、特異性

二、高效性

三、可能需要“第二信使”

四、可能產生“快反應”或“慢反應”

五、脫敏性

六、時效性

Box6.1 貓能嘗到甜味和苦味嗎？

第三節激素作用的詳細機制

一、脂溶性激素的作用機制

二、水溶性激素的作用機制

三、信號的終止

Box6.2 用光激活細胞產生胰島素來治療糖尿病

第四節激素作用的整合

科學故事蛋白質“可逆磷酸化”的發現

第二篇代謝生物化學

第七章代謝總論

第一節代謝的基本概念

第二節代謝的基本特徵

Box7.1 紅細胞特殊結構的生化意義

第三節代謝研究的主要內容和方法

第四節代謝組和代謝組學

科學故事真核生物最近的共同祖先找到啦！

第八章生物能學與生物氧化

第一節生物能學

一、熱力學定律與Gibbs-Helmholtz方程

二、生化反應的方向性與自由能之間的關係

三、ΔG與ΔE之間的關係

四、生命系統內的偶聯反應

五、高能生物分子

Box8.1 ATP能不能進出細胞？

第二節生物氧化

一、呼吸鏈

二、氧化磷酸化

三、質子梯度產生的機制

四、質子梯度驅動ATP合成的分子機制

五、氧化磷酸化的抑制

六、氧化磷酸化的調節

Box8.2 小心米酵菌酸

科學故事瘤胃微生物組中發現新的代謝途徑，Na+梯度也可驅動ATP合成！

253

第一節糖類在動物消化道內的消化和吸收

一、多糖和寡糖的酶促降解

二、單糖的吸收和轉運

Box9.1 動物細胞內的溶酶體萬一破裂了會發生什麼？

第二節糖酵解

一、糖酵解的全部反應

二、NADH和丙酮酸的命運

三、其他物質進入糖酵解

四、糖酵解的生理功能

五、糖酵解的調節

Box9.2 去高海拔地區，人體內2，3-BPG水平為什麼會升高？

第三節三羧酸循環

一、三羧酸循環的發現

二、三羧酸循環的全部反應

三、三羧酸循環的生理功能

四、乙醛酸循環

五、三羧酸循環的回補反應

六、TCA循環的調控

第四節磷酸戊糖途徑

一、PPP的全部反應

二、PPP的功能

Box9.3 大腸桿菌已經被改造成自養生物，你信嗎？

第五節糖異生

一、糖異生的原料

二、糖異生的全部反應

三、其他物質進入糖異生

四、糖異生的能量消耗

五、糖異生的生理功能

六、糖異生的調節

Box9.4 為什麼貓不能吃阿司匹林？

第六節糖原代謝

一、糖原的分解

二、糖原的合成

三、糖原代謝的調節

第七節光合作用

一、光合作用的基本過程

二、植物光合作用的細胞器——葉綠體

三、光反應

四、暗反應

五、卡爾文循環的調節

Box9.5 古代基於鐵硫簇的機制可監測光合作用中的電子流

科學故事糖酵解的發現

322

第一節脂質在動物消化道內的消化和吸收

一、脂質的酶促降解

二、脂質的吸收

第二節脂肪、磷脂和糖脂在細胞內的代謝

一、脂肪代謝

二、磷脂代謝

三、糖脂代謝

Box10.1 毛喉素可以幫助我們瘦身減肥嗎？

第三節脂肪酸代謝

一、脂肪酸的分解

二、脂肪酸的合成

三、脂肪酸代謝的調控

Box10.2 真核生物體內連線糖代謝和脂代謝的關鍵酶的3D結構終於被解析出來啦！

第四節膽固醇代謝

一、膽固醇的合成

二、膽固醇的轉運

三、膽固醇合成的調節

科學故事 LDL受體的發現

356

第一節蛋白質在動物消化道內的消化和吸收

第二節胺基酸的分解

一、氨基的代謝

二、氨的進一步代謝轉變

三、碳骨架的代謝

第三節胺基酸及其衍生物的合成

科學故事科學家發現海洋中微小硅藻也有尿素循環

第十二章核苷酸代謝

第一節核酸在動物消化道內的消化和吸收

第二節核苷酸的合成

一、核苷酸的從頭合成

二、核苷酸的補救合成

三、NDP和NTP的合成

四、脫氧核苷酸的合成

五、dTMP的合成

第三節核苷酸合成的調控

一、嘌呤核苷酸合成的調節

二、嘧啶核苷酸合成的調節

三、脫氧核苷酸合成的調節

Box12.1 Miller-Urey實驗的升級

第四節核苷酸的分解

一、嘌呤核苷酸的分解

二、嘧啶核苷酸的分解

第五節幾種與核苷酸代謝異常相關的疾病

一、痛風

二、重症聯合免疫缺陷病

三、Lesch-Nyhan綜合徵

四、乳清酸尿症

科學故事核糖核苷酸還原酶的發現

第三篇分子生物學

第十三章 DNA複製

第一節 DNA複製的一般特徵

Box13.1 胞內DNA複製前導鏈的合成是絕對連續的嗎？

第二節參與DNA複製的主要酶和蛋白質

一、DNA聚合酶

二、DNA解鏈酶

三、SSB

四、DNA拓撲異構酶

五、DNA引發酶

六、切除引物的酶

七、DNA連線酶

八、端粒酶

第三節 DNA複製的詳細機制

一、以大腸桿菌為代表的細菌基因組DNA的“θ-複製”

二、“滾環複製”

三、D環複製

四、真核細胞的細胞核DNA複製

五、古菌的DNA複製

科學故事 DNA聚合酶Ⅰ的發現之路

411

第一節 DNA的損傷

一、導致DNA損傷的因素

二、DNA損傷的類型

Box14.1 真酒和假酒一樣對健康有害

第二節 DNA的修復

一、直接修復

二、切除修復

三、雙鏈斷裂修復

四、損傷跨越

第三節 DNA的突變

一、突變的類型與後果

二、突變的原因

三、回復突變與突變的校正

Box14.2 “沉默突變”也會導致疾病

科學故事大腸桿菌DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ的發現之路

430

第一節同源重組

一、同源重組的模型

二、參與同源重組的主要酶和蛋白質

三、細菌的同源重組

第二節位點特異性重組

一、λ噬菌體DNA的位點特異性整合

二、鼠傷寒沙門菌鞭毛抗原的轉換

Box15.1 Cre-LoxP重組系統及其改造和套用

第三節轉座重組

一、細菌的轉座

二、真核生物的轉座

三、古菌的轉座

四、轉座的分子機制

五、轉座作用的調節

Box15.2 又有新的天然核酶被發現啦！

科學故事 “跳躍基因”功能的新發現

447

第一節 DNA轉錄的一般特徵

第二節依賴DNA的RNA聚合酶

一、細菌的RNA聚合酶

二、真核生物的RNA聚合酶

三、古菌的RNA聚合酶

第三節細菌的DNA轉錄

一、轉錄的起始

二、轉錄的延伸

三、轉錄的終止

Box16.1 激活“睡眠”中的σ因子的新機制

第四節真核生物基因的轉錄

一、真核細胞核基因的轉錄

二、線粒體DNA的轉錄

三、葉綠體DNA的轉錄

第五節古菌的DNA轉錄

第六節轉錄後加工

一、mRNA的後加工

二、rRNA的後加工

三、tRNA的後加工

科學故事依賴DNA的RNA聚合酶的發現之路

484

第一節依賴於RNA的RNA複製

一、雙鏈RNA病毒的RNA複製

二、單鏈RNA病毒的RNA複製

第二節以DNA為中間物的RNA複製

一、逆轉錄病毒的RNA複製

二、逆轉座子

三、端聚酶催化的逆轉錄反應

四、某些DNA病毒生活史中的逆轉錄現象

Box17.1 並非所有病毒都是敵人

科學故事逆轉錄酶的發現

495

第一節參與翻譯的主要生物大分子以及複合物

一、核糖體

二、mRNA

三、tRNA

四、氨醯tRNA合成酶

五、輔助蛋白因子

第二節翻譯的一般特徵

第三節翻譯的詳細機制

一、細菌的蛋白質合成

二、真核生物的細胞質翻譯系統

三、細胞器翻譯系統

四、古菌的翻譯系統

Box18.1 蛋白質生物合成為什麼需要鉀離子？

第四節翻譯的質量控制

一、細菌的翻譯質量控制

二、真核生物的翻譯質量控制

三、古菌的翻譯質量控制

第五節翻譯的抑制劑

一、細菌翻譯系統的抑制劑

二、真核翻譯系統的抑制劑

三、既抑制細菌又抑制古菌和真核翻譯系統的抑制劑

Box18.2 你相信細胞之間可以轉移mRNA並被翻譯這樣的事情嗎？

第六節翻譯後加工

第七節蛋白質翻譯後的定向轉運與分揀

一、通過SRP信號肽起作用的蛋白質的定向與分揀

二、不依賴於SRP信號肽的蛋白質的翻譯後定向

科學故事遺傳密碼的破譯之路

534

第一節原核生物的基因表達調控

一、在DNA水平上的調控

二、在轉錄水平上的調控

三、在翻譯水平上的調控

四、環境信號誘發的基因表達調控

五、在基因組水平上的全局調控

Box19.1 噬菌體與細菌之間的較量

第二節真核生物的基因表達調控

一、在染色質水平上的基因表達調控

二、在DNA水平上的基因表達調控

三、在轉錄水平上的基因表達調控

四、轉錄後加工水平上的基因表達調控

五、翻譯及翻譯後加工水平上的調控

Box19.2 生化研究動態——我們吃的不僅是食物，也許還有“信息”

570

第一節重組DNA技術簡介

一、基因克隆的載體

二、將外源基因或序列導入載體的工具

三、宿主細胞

四、將重組DNA引入到宿主細胞的途徑

五、重組體的選擇和篩選

Box20.1 自然界有RNA質粒嗎？

第二節重組DNA技術的詳細步驟

一、外源DNA序列和目的基因的獲得

二、目的基因與載體的連線

三、重組DNA導入特定的宿主細胞

四、含有目的基因序列的克隆的篩選與鑑定

第三節重組DNA技術的套用

一、文庫的建立

二、DNA序列分析

三、表達外源蛋白

四、轉基因動物、植物及轉基因食品

五、基因治療

六、基因功能的研究

七、尋找未知基因

第四節聚合酶鏈反應

Box20.2 鏡像PCR系統的建立

第五節蛋白質工程

一、隨機突變

二、定點突變

第六節研究蛋白質之間相互作用的主要方法與技術

第七節研究核酸與蛋白質之間相互作用的主要方法和技術

第八節基因晶片和蛋白質晶片技術

一、基因晶片

二、蛋白質晶片

第九節基因組編輯技術

科學故事 CRISPR/Cas9系統的“前身今世”

教學資源

課程資源

《基礎生物化學原理》的數字課程與紙質教材一體化設計，數字課程的資源包括各章的講課視頻和音頻、各章小結、小測驗及答案、章末思考題答案、參考文獻、配套PPT課件（中英文各一套）等。

課程名稱	出版時間	出版社	內容提供者	策劃編輯	技術編輯
基礎生物化學原理數字課程	2021年3月	高等教育出版社、高等教育電子音像出版社	楊榮武	王莉	李翠玲

《基礎生物化學原理》為慕課“代謝生物化學”的參考教材。

課程名稱	建設院校	授課平台
代謝生物化學	南京大學	中國大學MOOC

教材特色

該書具有簡潔、易懂、有趣、內容新、概念性強、脈絡清晰等特點，繼承了《生物化學原理》的很多特色，每章包括引言、主題內容、小框故事、小測驗、思考題等，與其形成了很好的互補。在體系結構方面，注重章節之間的起承轉合及與相關學科的聯繫，並強化了與網路的聯繫，做到知識上的融會貫通。

作者簡介

楊榮武，南京大學生命科學學院教授，中國生物化學與分子生物學會教學專業委員會常委委員和教育部基礎教育課程教材專家工作委員會委員。主要從事生物化學課程的教學和研究工作，先後作為訪問學者赴香港科技大學和美國加州大學聖地亞哥分校從事科學研究和教學實踐。