現代生物化學（第3版）

《現代生物化學（第3版）》是化學工業出版社出版圖書。

基本介紹

• 中文名：現代生物化學（第3版）
• 作者：於自然 、黃熙鳳 
• 出版時間：2020年1月1日
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：629 頁
• ISBN：9787122135674
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

　　《現代生物化學（第2版）》自2005年出版以來，由於內容簡明新穎，概念準確，功能齊全，受到教師和學生的普遍歡迎。2006年被教育部評為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。

　　《現代生物化學（第3版）》在第2版的基礎上作了重大修改和增刪，完善體系、更新內容，以適應學科發展與教學需求。

　　《現代生物化學（第3版）》體系完整，表述清晰，每章附有思考題，書末附有關鍵生化名詞中英文對照及索引。適合生物學各專業和農、林、醫、藥、工各相關專業本科生、研究生作教學用書，也可作科研參考書。

目錄

第一章緒論

第一節生命的特徵和生物化學的研究範疇1

第二節一些生物化學的基本概念2

一、生物分子是含有不同功能基團的含碳化合物2

二、細胞含有一組通用的小分子3

三、分子量，分子質量和它們的正確單位3

四、摩爾和摩拉3

五、生物大分子是細胞的主要成分4

六、生物分子的構型4

七、生物分子的構象6

八、生物分子之間的相互作用有立體特異性7

第三節生物能學和熱力學8

一、生物能量轉化服從熱力學定律8

二、細胞需要自由能資源9

三、標準自由能改變和一個反應的平衡

常數直接相關9

第四節水及生物分子間的弱相互作用10

一、氫鍵使水具有特殊性質11

二、水和極性溶質形成氫鍵12

三、水和帶電溶質的相互作用12

四、結晶物質溶於水導致熵增加12

五、非極性氣體在水中的溶解度很小13

六、非極性化合物迫使水結構作能量最佳化改變13

七、范德華作用是原子間的弱吸引力15

八、弱相互作用是大分子結構和功能的關鍵15

九、溶質影響水溶液的依數性和滲透壓16

提要18

思考題19第二章蛋白質化學

第一節通論20

一、蛋白質的化學概念20

二、蛋白質的分類20

三、蛋白質的元素組成23

第二節蛋白質的組成單位——胺基酸23

一、胺基酸的一般結構特徵23

二、胺基酸的分類和結構24

三、蛋白質中的修飾性胺基酸26

四、非蛋白質胺基酸26

五、胺基酸的一般性質27

六、胺基酸的化學性質27

第三節蛋白質的結構31

一、蛋白質的一級結構32

附質譜在肽和蛋白質研究中的套用39

二、蛋白質的二級結構40

三、纖維狀蛋白質的結構45

四、超二級結構和結構域49

五、球狀蛋白質的三級結構53

六、蛋白質的四級結構55

第四節蛋白質的結構與功能56

一、蛋白質的一級結構決定其高級結構57

二、蛋白質的一級結構與功能57

三、蛋白質的空間結構與功能60

第五節蛋白質的性質76

一、蛋白質的水合作用和透析76

二、蛋白質的兩性性質和等電點76

三、蛋白質的變性作用與復性77

四、蛋白質的沉澱作用77

第六節蛋白質的分離純化和測定78

一、蛋白質分離純化的一般原則78

二、分離純化的主要方法79

三、蛋白質分子量的測定82

四、蛋白質純度的鑑別標準85

五、蛋白質含量的測定86

附蛋白質結構的X射線晶體衍射法分析87

提要88

生化基本題型舉例89第三章酶化學

第一節通論91

一、酶是生物催化劑91

二、酶催化的特徵91

第二節酶的分類和命名93

一、酶的命名93

二、酶的國際系統分類法93

三、酶的組成分類95

第三節酶催化作用的結構基礎96

一、酶分子結構的特徵96

二、酶原及酶原的激活100

第四節酶催化作用的機理103

一、酶依靠降低活化能加速化學反應103

二、一般酸鹼催化104

三、共價催化105

四、金屬離子催化105

五、酶執行催化功能的幾個實例106

第五節酶促反應的動力學116

一、酶濃度的影響117

二、底物濃度對反應速度的影響117

三、溫度對酶促反應速度的影響121

四、pH的影響122

五、激活劑的影響122

六、抑制劑的影響123

七、過渡態類似物是酶的一種潛在抑制劑126

第六節重要酶類及其活性調節128

一、多酶體系128

二、調節酶129

三、同工酶135

四、催化抗體136

第七節酶的分離純化和活力測定138

一、酶分離純化的一般原則138

二、酶的活力與測定138

三、回收率和純化倍數140

提要140

思考題142第四章核苷酸和核酸

第一節鹼基、核苷和核苷酸143

一、鹼基、核苷和核苷酸143

二、核苷酸的生物學功能146

第二節磷酸二酯鍵與多核苷酸147

第三節鹼基的性質和核酸結構149

第四節DNA結構151

一、DNA儲存遺傳信息的證實151

二、各物種DNA有著獨特的鹼基組成152

三、WatsonCrickDNA雙螺旋結構153

四、DNA存在不同的三維結構形式154

五、與DNA鹼基順序相關的特殊結構155

第五節RNA的種類和結構158

一、信使RNA158

二、其他RNA及結構159

第六節核酸的變性、復性和雜交161

一、DNA的變性與復性161

二、DNA的熔解溫度163

三、核酸的雜交及套用164

第七節核酸的化學反應和酶法修飾164

一、核酸的化學反應164

二、DNA的酶法甲基化167

第八節核酸酶和DNA限制性內切酶168

一、核酸的酶法水解與核酸酶的分類168

二、核酸酶的特異性168

三、限制性內切酶（限制酶）169

四、限制片段的長度和限制圖169

第九節DNA一級結構測定與DNA的化學合成172

一、DNA鹼基順序的測定(DNAsequencing)172

二、DNA的化學合成(DNAchemicalsynthesis)172

第十節基因和基因組175

一、天然DNA分子的大小與順序特徵175

二、基因與順反子177

三、染色體DNA的鹼基順序特徵179

第十一節DNA超螺旋和染色質結構180

一、DNA的拓撲學結構180

二、DNA在體內的包裝185

提要189

思考題191第五章碳水化合物和糖生物學

第一節概論193

第二節單糖和二糖193

一、單糖的兩大家族醛糖和酮糖193

二、單糖有不對稱中心194

三、一般單糖具有環形結構196

四、生物體含有許多六碳糖衍生物198

五、許多單糖是還原糖199

糖尿症和血糖測定200

六、二糖含有一個糖苷鍵201

提要203

第三節多糖204

一、一些勻聚多糖是能量的儲存形式204

二、澱粉205

三、糖原205

四、葡聚糖206

五、一些勻聚多糖起結構支持作用206

六、幾丁質206

七、立體結構因子和氫鍵影響勻聚多糖的摺疊207

八、細菌和藻類細胞壁含有結構性異質多糖208

九、糖胺聚糖是細胞外基質異質多糖210

提要211

第四節複合糖肽聚糖、糖蛋白和糖酯211

一、肽聚糖是含有糖胺聚糖的細胞表面或胞外基質中的生物大分子212

二、糖蛋白共價結合寡糖215

三、糖脂和脂多糖是膜成分216

提要217

第五節碳水化合物信息分子和糖密碼218

一、凝集素是能閱讀糖密碼和介導許多生物學過程的蛋白218

二、凝集素和碳水化合物的相互作用221

提要223

第六節糖組學及研究方法223

一、糖組學223

二、糖類的研究方法224

提要225

思考題225第六章維生素與輔酶

第一節維生素的概念與分類229

一、維生素的一般概念和重要性229

二、維生素的命名和分類229

第二節重要的脂溶性維生素230

一、維生素A及維生素A原230

二、維生素D及維生素D原231

三、維生素K233

四、維生素E233

第三節重要的水溶性維生素235

一、維生素C235

二、維生素B1和焦磷酸硫胺素237

三、維生素B2和FMN、FAD238

四、泛酸與輔酶A239

五、煙酸、煙醯胺和NAD、NADP239

六、維生素B6及其輔酶241

七、生物素241

八、葉酸和四氫葉酸242

九、維生素B12及其輔酶242

十、硫辛酸244

提要244

思考題244第七章生物膜

第一節生物膜的組成與結構特徵245

一、生物膜結構的一般特徵245

二、生物膜的組成245

附因膜脂儲積所致人的遺傳性代謝缺陷病252

第二節生物膜的流動性257

一、膜脂和膜蛋白的運動257

二、膜脂跨脂雙層的運動需要催化劑259

三、脂筏260

附原子力顯微鏡呈現膜蛋白的形象261

第三節小分子物質的跨膜轉運262

一、跨膜轉運的類型262

二、載體蛋白介導的被動轉運264

三、轉運ATP酶267

四、離子梯度驅動的二級主動轉運272

提要274

思考題275第八章激素與生物信號轉導

第一節激素的概念與分類276

一、激素的一般概念276

二、激素的分類277

三、激素作用的特點277

第二節重要的動物激素277

一、下丘腦激素277

二、垂體激素278

三、甲狀腺激素280

四、胰腺激素281

五、腎上腺激素281

六、性激素282

七、脂肪酸衍生類激素(二十烷酸類激素，eicosanoids)284

第三節激素分泌的調控285

一、下丘腦承上啟下的調節285

二、反饋調節286

三、多元調控286

第四節生物信號轉導286

一、受體286

二、信號轉導機制289

第五節昆蟲激素303

第六節植物激素304

提要304

思考題305第九章新陳代謝引論

第一節新陳代謝的一般概念306

一、代謝途徑的多酶體系306

二、細胞代謝中的主要化學反應307

第二節新陳代謝的調控及研究方法308

一、新陳代謝的調控308

二、新陳代謝的研究方法309

提要310

思考題310第十章糖代謝

第一節糖酵解311

一、糖酵解的基本概念311

二、糖酵解途徑311

三、糖酵解總觀314

四、丙酮酸的命運315

第二節葡萄糖的異生作用316

一、葡萄糖異生作用的前體317

二、葡萄糖異生作用途徑317

三、糖異生作用與糖酵解的協同調控318

第三節檸檬酸循環321

一、丙酮酸的氧化321

二、檸檬酸循環途徑322

三、乙醛酸循環327

第四節磷酸戊糖途徑328

一、磷酸戊糖途徑的反應過程328

二、磷酸戊糖途徑的調節330

三、磷酸戊糖途徑的生理意義330

第五節糖原的代謝330

一、糖原的降解330

二、糖原的合成331

三、糖原合成與降解的協同調控333

四、激素對血糖水平的調節335

提要337

思考題338第十一章生物氧化

第一節生物能學的基本概念339

一、生物體能量的轉換遵循熱力學定律339

二、標準自由能變化與平衡常數341

三、偶聯化學反應標準自由能變化的可加和性及意義341

四、關於生物化學中能量變化的一些規定342

五、氧化還原電勢與自由能變化的關係342

六、高能生物分子345

第二節電子傳遞與氧化磷酸化347

一、生物體電子傳遞的方式與電子載體347

二、呼吸鏈及其組成348

三、氧化磷酸化作用353

四、線粒體外NADH的跨膜轉運357

提要358

思考題358第十二章光合作用

第一節光合作用的光反應359

一、葉綠體與光合膜359

二、光合色素360

三、光合色素對光能的吸收和傳遞361

四、光合單位363

五、雙光系統與電子傳遞鏈364

六、光合磷酸化370

第二節光合作用中碳水化合物的生物合成371

一、卡爾文循環371

二、卡爾文循環的調節373

三、植物細胞中CO2的濃縮機制376

提要378

思考題379第十三章脂代謝

第一節概述380

一、脂類的一般概念380

二、脂肪的消化和吸收381

第二節脂肪的分解代謝381

一、體內甘油三酯的分解381

二、甘油的代謝381

三、脂肪酸的分解代謝382

四、酮體的代謝387

第三節脂肪的合成代謝388

一、脂肪酸的生物合成388

二、甘油三酯（脂肪）的合成394

第四節磷脂和鞘脂的代謝394

一、磷脂的代謝394

二、鞘脂的代謝396

第五節膽固醇的代謝397

一、膽固醇的生物合成398

二、膽固醇、膽固醇酯及其他脂類進入細胞的轉運400

三、膽固醇的去路403

提要404

思考題405第十四章胺基酸的代謝

第一節蛋白質的降解406

一、外源蛋白的消化與吸收406

二、組織蛋白質的胞內降解406

第二節胺基酸的分解代謝407

一、胺基酸分解的基本反應407

二、氨的排泄410

三、胺基酸碳架的氧化414

第三節胺基酸的生物合成420

一、胺基酸的生物合成途徑420

二、幾種胺基酸合成的簡單途徑420

三、胺基酸生物合成途徑中的反饋調節420

提要423

思考題423第十五章核苷酸代謝

第一節核酸和核苷酸的分解代謝424

一、嘌呤鹼的分解代謝424

二、嘧啶鹼的分解代謝426

第二節核苷酸的合成代謝427

一、嘌呤核苷酸的生物合成427

二、嘧啶核苷酸的生物合成431

三、核苷一磷酸轉變為核苷三磷酸434

四、脫氧核糖核苷酸的生物合成434

提要437

思考題437第十六章DNA的複製、修復和重組

第一節DNA的代謝438

一、DNA代謝包括DNA複製、修復和重組438

二、大腸桿菌遺傳圖439

第二節DNA複製的一般規律440

一、關於模板的概念440

二、DNA複製是半保留的441

三、DNA複製的起始點和方向441

四、DNA的複製是半不連續的442

第三節DNA聚合酶443

一、DNA是由DNA聚合酶催化合成的443

二、DNA聚合酶催化DNA合成的

精確性444

三、大腸桿菌的三種DNA聚合酶445

四、DNA複製需要許多酶和蛋白質因子446

第四節細胞DNA複製的階段性447

一、DNA複製的起始447

二、DNA複製的延長階段448

三、複製終止過程450

四、真核細胞DNA的複製451

第五節DNA修復452

一、突變導致腫瘤發生452

二、錯配修復453

三、鹼基切割修復（baseexcisionrepair）454

四、核苷酸切割修復456

五、直接修復456

六、重組修復與差錯傾向修復457

第六節體內DNA重組過程459

一、同源遺傳重組有著多重的功能459

二、重組需要特殊的酶461

三、同源重組是DNA修復的重要途徑462

第七節位點特異遺傳重組463

一、可轉座遺傳因子可從一個座位轉移到另一座位465

二、免疫球蛋白基因的重組466

提要467

思考題468第十七章RNA代謝

第一節依賴DNA的RNA合成470

一、RNA是由RNA聚合酶合成的470

二、模板鏈與非模板鏈471

第二節足跡法與啟動子472

第三節RNA合成的終止475

第四節真核生物細胞核RNA聚合酶476

一、RNA聚合酶Ⅱ需要許多其他蛋白質因子476

二、RNA聚合酶和轉錄因子在啟動子上的組裝477

三、RNA合成的起始478

四、RNA合成的延長、終止和釋放478

五、RNA聚合酶Ⅱ活性的調節478

六、DNA指導的RNA聚合酶能被選擇性地抑制478

第五節新生RNA的剪接和修飾478

一、除去內含子的剪接過程479

二、真核生物mRNA進行裝飾性加工481

三、不同RNA剪接方式導致一個基因

多種產物484

四、核糖體RNA和tRNA的轉錄後

加工484

五、細胞RNA以不同速度降解488

六、多核苷酸磷酸化酶合成隨機順序的類RNA多聚物488

第六節核酶488

一、Ⅰ類內含子的酶學特性488

二、M1RNA489

第七節以RNA為模板的DNA和RNA合成490

一、反轉錄酶從病毒RNA產生DNA491

二、逆轉錄病毒引起癌症和愛滋病492

三、用HIV反轉錄酶抑制物治療

愛滋病493

四、許多轉座子，逆病毒和內含子可能

有共同的進化始祖493

五、端粒酶是一種特殊的反轉錄酶494

六、一些病毒RNA是由RNA指導的RNA

聚合酶複製的495

七、SELEX方法產生具有新功能的

RNA聚合物495

八、一個由未知功能RNA組成的RNA

世界496

提要499

思考題499

第十八章蛋白質的生物合成與修飾

第一節概述501

第二節遺傳密碼的破譯502

一、三聯體密碼與閱讀框502

二、人工合成多核苷酸和無細胞體系

蛋白質合成503

三、三核苷酸誘導氨醯tRNA對核糖體

的特異結合503

四、具有特定重複順序多聚核糖核苷酸

模板的合成504

第三節遺傳密碼的幾個重要特性505

一、遺傳密碼的幾個重要特性505

二、翻譯移碼和RNA編輯

（RNAediting）506

三、tRNA對密碼子的識別507

四、遺傳密碼的天然改變509

五、病毒DNA中不同閱讀框的重疊基因511

第四節蛋白質的生物合成511

一、核糖體是一個複雜的超分子結構512

二、轉移RNA具有特徵性結構513

三、氨醯tRNA合成酶和它們催化的反應514

四、一些氨醯tRNA合成酶具有校對

(proofreading)功能515

五、氨醯tRNA合成酶對tRNA的識別517

六、多肽鏈的合成從氨基末端開始518

七、一個特定胺基酸起始蛋白質的合成518

八、多肽合成起始的三個步驟519

九、延長階段中肽鍵的形成520

十、核糖體的校正功能僅限於密碼子

與反密碼子的相互作用521

十一、多肽合成的終止523

第五節多肽鏈的摺疊與加工526

一、氨基末端和羧基末端的修飾526

二、信號序列的切除526

三、胺基酸殘基的修飾526

四、糖側鏈的連線526

五、異戊二烯基團的附加527

六、輔基的附加528

七、蛋白酶水解修飾528

八、二硫鍵的形成528

九、蛋白質合成受許多抗生素和

毒素抑制528

第六節蛋白質投遞和降解528

一、許多真核蛋白的翻譯後修飾開始

於內質網529

二、糖基化在蛋白質投遞過程中起

重要作用529

三、線粒體和葉綠體蛋白的投遞532

四、通往細胞核的信號順序533

五、細菌蛋白質投遞途徑的信號序列533

六、細胞通過受體介導的胞飲作用

（pinocytosis）輸入蛋白533

七、所有細胞中蛋白質的降解是由專一的系統進行的534

提要535

思考題536第十九章基因表達的調節

第一節基因表達調節的原理538

一、RNA聚合酶結合啟動子順序539

二、轉錄起始接受DNA結合蛋白的調節539

第二節基因的調節單位——操縱子541

一、許多原核基因是以操縱子為單位調節的541

二、乳糖操縱子的負調節作用541

第三節調節蛋白與DNA的結合543

一、調節蛋白有獨立的DNA結合結構域543

二、螺旋轉角螺旋545

三、鋅指546

四、同質異形結構域546

第四節蛋白質與蛋白質的相互作用546

一、調節蛋白的蛋白質蛋白質相互作用結構域546

二、亮氨酸拉鏈547

三、鹼性螺旋環螺旋547

第五節原核生物基因表達的調節548

一、Lac操縱子的正調節系統548

二、阿拉伯糖操縱子的正調節和負調節作用549

三、色氨酸操縱子的轉錄弱化調節551

四、SOS反應的誘導554

五、核糖體蛋白與rRNA合成的協調554

六、遺傳重組對基因表達的調節556

七、mRNA的功能受小分子RNA的調節557

八、RNA開關558

第六節λ噬菌體的發育調節560

一、噬菌體λ對大腸桿菌的感染560

二、噬菌體λ的溶菌繁殖561

三、反終止作用（antitermination）562

四、λ溶原的建立（establishinglysogeny）565

五、溶原狀態的維持和cⅠ基因的自我調節566

六、λ感染命運的決定溶菌周期或溶原化567

七、溶原的誘導569

第七節真核基因表達的調節569

一、轉錄活性染色質在結構上區別於滅活染色質569

二、染色質的乙醯化和核小體置換570

三、許多真核啟動子是正調節的570

四、反激活蛋白和輔激活蛋白促進普通

轉錄因子的組裝571

第八節真核基因表達的調節蛋白572

一、TATA結合蛋白572

二、DNA結合反激活蛋白(DNAbindingtransactivator)572

三、輔激活蛋白複合物572

四、轉錄激活過程572

五、可逆轉錄激活573

六、酵母半乳糖代謝基因既有正調節也有負調節573

七、結合DNA的反激活蛋白具有組件型結構574

八、真核基因表達的細胞間和細胞內信號調節575

九、通過磷酸化核轉錄因子的調節576

第九節真核生物mRNA的翻譯阻遏577

第十節發育過程中調節蛋白的級聯控制578

一、母性基因579

二、節化基因579

三、同質異形基因580

四、Epigenetics（表遺傳學）580

第十一節由RNA干擾介導的基因沉默581

一、RNA干擾581

二、真核生物RNA介導的基因表達

調節582

提要583

思考題584第二十章重組DNA技術與基因組學

第一節DNA克隆技術的基礎586

第二節重組DNA技術的基本操作原理586

一、重要的工具酶586

二、DNA克隆的載體587

三、目的基因的獲得591

四、DNA的體外重組593

五、將重組DNA導入細胞的技術593

六、篩選克隆細胞594

第三節重組DNA技術的套用595

一、重組DNA技術產生新品種新選擇595

二、法醫學的強大武器——DNA指紋法595

三、工程化微生物用於地下採油、採礦及消除環境污染596

四、基因治療與遺傳性疾病的基因診斷596

第四節基因組文庫和基因組學597

一、DNA文庫提供基因組特異的遺傳信息目錄597

二、多聚酶鏈式反應擴增特異性DNA片段599

三、基因組測序提供最完善的基因文庫600

第五節從基因組到蛋白質組602

一、蛋白質組和蛋白質組學602

二、序列和結構相關性提供蛋白質功能的信息602

三、細胞基因表達圖譜（cellularexpressionpattern）603

四、雙向凝膠電泳604

五、DNA微陣列604

六、蛋白質晶片（proteinchip）605

七、蛋白質相互作用的檢測605

八、基因組成分的比較605

九、純化蛋白質複合物605

十、酵母雙雜交分析（yeasttwohybridanalysis）605

提要607

思考題608

參考文獻609