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第19章 代谢总论1

一、分解代谢与合成代谢1

二、能量代谢在新陈代谢中的重要地位2

四、FMN和FAD的递能作用3

三、辅酶I和辅酶II的递能作用3

五、辅酶A在能量代谢中的作用4

七、代谢中常见的有机反应机制5

六、新陈代谢的调节5

（一）基团转移反应（grou-transfer reaction）7

（二）氧化反应和还原反应（oxidation and reduction）9

（三）消除、异构化及重排反应10

（四）碳-碳键的形成与断裂反应12

八、新陈代谢的研究方法15

（一）使用酶的抑制剂16

（二）利用遗传缺欠症研究代谢途径17

（四）同位素示踪法18

（三）气体测量法（manometric method）18

（五）核磁共振波谱法20

提要21

主要参考书目22

习题22

（三）内能和焓的概念23

（二）能的两种形式——热与功23

第20章 生物能学23

一、有关热力学的一些基本概念23

（一）体系的概念、性质和状态23

（四）热力学第一定律（first low of thermodynamics）24

（六）热力学第二定律和熵的概念25

（五）化学能的转化25

（七）自由能的概念26

（二）标准自由能变化和化学平衡的关系28

（一）化学反应的自由能变化公式28

二、化学反应中自由能的变化和意义28

（三）标准生成自由能及其应用30

（四）偶联化学反应标准自由能变化的可加性及其意义31

（七）C0、G以及平衡常数计算的举例32

（六）能量学用于生物化学反应中的一些规定32

（五）化学反应和自由能关系的进一步说明32

（二）高能磷酸化合物及其他高能化合物的类型34

（一）高能磷酸化合物的概念34

三、高能磷酸化合物34

（三）ATP的结构特性36

（四）细胞内影响ATP自由能释放38

（五）ATP在能量转运中的地位和作用39

（六）磷酸肌酸和磷酸精氨酸及其他贮能物质40

（八）ATP以外的其他核苷三磷酸的递能作用41

（七）ATP断裂形成AMP和焦磷酸的作用41

（九）ATP系统的动态平衡42

提要43

习题44

主要参考书目45

（二）主动运送（active transport）46

（一）被动运输（passive transport）46

第21章 生物膜与物质运输46

一、被动运输与主动运输46

二、小分子物质的运输47

（一）Na＋和K＋的运输49

（二）Ca2＋的运输51

（三）三类驱动离子的ATP酶52

（五）糖和氨基酸的运送53

（四）阴离子运输（anion transport）53

（六）ATP/ADP交换体（ATP/ADP exchanger）54

（一）胞吐作用55

三、生物大分子的跨膜运输55

（二）胞吞作用56

（一）缬氨霉素58

四、离子载体(ionophores)58

（四）短杆菌肽A59

（三）尼日利亚菌素59

（二）“A23187”载体59

（三）构象变化假设60

（二）孔道或通道模型60

五、生物膜运输的分子机制60

（一）移动性载体模型60

主要参考书目62

习题62

提要62

一、糖酵解作用的研究历史63

第22章 糖酵解作用63

二、糖酵解过程概述65

（一）葡萄糖的磷酸化66

四、糖酵解第一阶段的反应机制66

三、糖酵解和酒精发酵的全过程图解66

（二）葡萄糖-6-磷酸异构化形成果糖-6-磷酸69

（三）果糖-6-磷酸形成果糖-1，6-二磷酸71

（五）二羟丙酮磷酸转变为甘油醛-3-磷酸72

（四）果糖-1，6-二磷酸转变为甘油醛-3-磷酸和二羟丙酮磷酸72

（一）甘油醛-3-磷酸氧化成1，3-二磷酸甘油酸74

五、酵解第二阶段——放能阶段的反应机制74

（二）1，3-二磷酸甘油酸转移高能磷酸基团形成ATP76

（三）3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸77

（四）2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸78

（五）磷酸烯醇式丙酮酸转变为丙酮酸并产生一个ATP分子79

六、由葡萄糖转变为两分子丙酮酸能量转变的估算80

（一）生成乳酸81

七、丙酮酸的去路81

（二）生成乙醇82

（一）磷酸果糖激酶是关键酶83

八、糖酵解作用的调节83

（二）果糖-2，6-二磷酸对酵解的调节作用84

（一）果糖85

九、其他六碳糖进入糖酵解途径85

（三）己糖激酶和丙酮酸激酶对糖酵解的调节作用85

（二）半乳糖87

提要89

（三）甘露糖89

主要参考书目90

习题90

一、丙酮酸进入柠檬酸循环的准备阶段——形成乙酰-CoA92

第23章 柠檬酸循环92

（一）催化丙酮酸转变为乙酰-CoA的反应步骤93

（二）对丙酮酸脱氢酶复合体结构和装配的深入探讨95

（五）丙酮酸脱氢酶复合体的调控96

（四）砷化物对硫辛酰胺的毒害作用96

（三）丙酮酸脱氢酶复合体催化反应的简单图解96

二、柠檬酸循环概貌97

（一）草酰乙酸（oxaloacetate）与乙酰-CoA缩合（condense）形成柠檬98

三、柠檬酸循环的反应机制98

（二）柠檬酸异构化形成异柠檬酸100

（三）异柠檬酸氧化形成α酮戊二酸101

（五）琥珀酰-CoA转化成琥珀酸并产生一个高能磷酸键103

（四）α酮戊二酸氧化脱羧形成琥珀酰-CoA103

（六）琥珀酸脱氢形成延胡索酸104

（七）延胡索酸水合形成L-苹果酸105

（八）L-苹果酸脱氢形成草酰乙酸106

四、柠檬酸循环的化学总结算107

（一）柠檬酸循环本身制约系统的调节108

五、柠檬酸循环的调控108

（二）ATP、ADP和Ca2＋对柠檬酸循环的调节109

六、柠檬酸循环的双重作用110

提要111

七、柠檬酸循环的发展历史111

主要参考书目112

习题112

（一）氧化-还原电势114

一、氧化-还原电势114

第24章 生物氧化——电子传递的氧化磷酸化作用114

（二）生物体中某些重要的氧化-还原电势116

（三）电势和自由能的关系117

（一）电子传递过程118

二、电子传递和氧化呼吸链118

（四）标准电动势和平衡常数的关系118

（三）电子传递链119

（二）呼吸链概念的建立119

（四）电子传递链各个成员121

（五）电子传递的抑制剂128

（一）线粒体的结构129

三、氧化磷酸化作用129

（二）氧化磷酸化作用机制130

（三）质子梯度的形式132

（四）ATP合成机制134

（五）氧化磷酸化的解偶联和抑制137

（六）细胞溶胶内NADH的再氧化139

（七）氧化磷酸化的调控140

（八）葡萄糖彻底氧化的总结算141

（九）氧的不完全还原142

提要144

习题145

主要参考书目146

（二）戊糖磷酸途径的主要反应147

（一）戊糖磷酸途径的发现147

第25章 戊糖磷酸途径和糖的其他代谢途径147

一、戊糖磷酸途径147

（三）戊糖磷酸途径反应速度的调控151

（四）戊糖磷酸途径的生物学意义153

（一）葡糖异生作用154

二、糖的其他代谢途径154

三、葡萄糖出入动物细胞的特殊运载机构158

四、乙醛酸途径159

（一）概论161

五、寡糖类的生物合成和分解161

（二）乳糖的生物合成和分解162

（三）糖蛋白的生物合成164

提要173

（四）糖蛋白糖链的分解代谢173

习题174

主要参考书目175

二、糖原的降解（glycogen breakdown）176

一、糖原的生物学意义176

第26章 糖原的分解和生物合成176

（一）糖原磷酸化酶177

（二）糖原脱支酶（glycogen debranching enzyme）（包括糖基转移酶）180

（三）磷酸葡萄糖变位酶（phosphoglucomutase）的作用181

（四）葡萄糖-6-磷酸酶182

（二）催化糖原合成的三种酶183

（一）糖原生物合成的研究经历了缓慢的历程183

三、糖原的生物合成183

（一）糖原磷酸化酶的调控机制187

四、糖原代谢的调控187

（三）肝脏对糖原代谢调控的特殊性189

（二）对糖原合酶的调控189

（四）激素对糖原代谢的调节和激素效应的级联放大系统190

（五）G蛋白及其对激素信号的传递作用193

提要194

（六）糖原累积症194

主要参考书目195

习题195

（一）光合作用的发现197

一、光合作用的概况197

第27章 光合作用197

（三）光合作用的总过程198

（二）光合作用的场所——叶绿体198

（四）光的本性200

（一）叶绿素吸收光能201

二、叶绿素的光反应性：光吸收201

（二）辅助色素在膜上被组织成光合单位202

（四）叶绿素通过激子传递把吸收的能量汇集到作用中心204

（三）叶绿素在膜上被组织成光合单位204

（一）光合细菌只有一个光化学作用中心205

三、光驱动电子流：中心光化学事件205

（二）高等植物和藻类具有两个光系统208

（三）放氧光合生物中光作用中心的结构210

（四）真核光合电子传递的Z图式211

（五）水的光解与放氧213

（六）PS I和PS II在类囊体膜上的定位214

（一）电子传递与光合磷酸化相偶联215

四、光驱动的ATP合成：光合磷酸化215

（二）光合磷酸化的机制——化学渗透216

（四）盐细菌的光合磷酸化217

（三）循环和非循环光合磷酸化217

（一）CO固定与核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶218

五、暗反应：CO2固定218

（五）光合作用中能量的利用效率218

（二）Calvin循环220

（三）CO2固定的调节222

（一）核酮糖二磷酸加氧酶反应：光呼吸224

六、光呼吸和C4途径224

（二）CO2固定的C4途径225

提要227

（三）景天酸代谢227

习题228

主要参考书目229

一、脂质的消化、吸收和传送230

第28章 脂肪酸的分解代谢230

（二）胆汗盐促进脂类在小肠中被吸收231

（一）脂肪的消化发生在脂质-水的界面处231

（一）脂肪酸的活化232

二、脂肪酸的氧化232

（三）吸收232

（二）脂肪酸转入线粒体233

（三）β氧化234

（四）脂肪酸氧化是高度的放能过程238

（二）奇数碳原子脂肪酸的氧化生成丙酰-CoA240

（一）不饱和脂肪酸的氧化240

三、不饱和脂肪酸的氧化240

（一）乙酰-CoA的代谢结局243

四、酮体243

（三）脂肪酸还可发生α-或ω-氧化243

（二）肝脏中酮体的形成244

（二）磷酸甘油酯是磷脂酸的衍生物245

（一）膜结构脂类——磷脂和糖脂245

（三）肝外组织使用酮体作为燃料245

五、磷脂的代谢245

（三）磷脂的代谢247

（一）鞘磷脂248

六、鞘脂类的代谢248

（二）鞘糖脂249

（二）胆固醇的代谢251

（一）概论251

七、甾醇的代谢251

八、脂肪酸代谢的调节253

（三）激素对脂肪酸代谢的调节254

（二）心脏中脂肪酸氧化的调节254

（一）脂肪酸进入线粒体的调控254

提要255

（五）长时间膳食的改变导致相关酶水平的调整255

（四）根据机体代谢需要的调控255

习题256

主要参考书目256

（二）脂肪肝257

（一）贮存脂肪257

第29章 脂类的生物合成257

一、贮存脂肪257

（一）脂肪酸的生物合成258

二、脂类的合成258

（二）其他脂类的生物合成267

提要297

主要参考书目298

习题298

（一）蛋白质降解的特性299

一、蛋白质的降解299

第30章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢299

（二）蛋白质降解的反应机制300

（三）机体对外源蛋白质的需要及其消化作用302

（一）氨基酸的脱氨基作用303

二、氨基酸分解代谢303

（三）其他的脱氨基作用306

（二）氧化脱氨基作用；谷氨酸脱氢酶306

（四）联合脱氨基作用（transdeamination）307

（六）氨的命运308

（五）氨基酸的脱羧基作用308

（一）尿素循环的发现310

三、尿素的形成310

（二）尿素循环311

（三）尿素循环的调节313

四、氨基酸碳骨架的氧化途径314

（一）形成乙酰-CoA的途径315

（二）α酮戊二酸途径320

（三）形成琥珀酰-CoA的途径325

（五）形成草酰乙酸途径326

（四）形成延胡索酸途径326

（一）氨基酸与一碳单位329

六、由氨基酸衍生的其他重要物质329

五、生糖氨基酸和生酮氨基酸329

（二）氨基酸与生物活性物质332

七、氨基酸代谢缺陷症336

习题338

提要338

主要参考书目339

一、概论340

第31章 氨基酸及其重要衍生物的生物合成340

（一）谷氨酸族氨基酸的生物合成：L-谷氨酸，L-谷氨酰胺，L-脯氨酸343

二、脂肪族氨基酸的生物合成343

（二）天冬氨酸族的生物合成：L-天冬氨酸，L-天冬酰胺，L-甲硫氨酸，L-苏氨酸347

（四）丝氨酸族的生物合成：L、丝氨酸、L、甘氨酸、L、半胱氨酸的生物合成及固硫作用353

（三）丙酮酸族的生物合成：L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-亮氨酸353

（一）苯丙氨酸、酷氨酸及色氮酸的生物合成356

三、芳香族氨基酸及组氨酸的生物3合成356

（二）组氨酸的生物合成359

（一）通过终端产物对氨基酸生物合成的抑制361

四、氨基酸生物合成的调节361

（二）通过酶生成量的改变调节氨基酸的生物合成362

（二）谷胱甘肽9glutathion)363

（一）氧化氮的形成363

五、氨基酸转化为其他氨基酸及其他代谢物363

（三）肌酸（creatine）的生物合成365

（四）卟啉（porphyrin），血红素（Heme）的生物合成366

（五）短杆菌肽S(gramicidin S)372

习题375

提要375

（六）D-氨基酸的形成375

主要参考书目376

一、生物固氮作用及固氮生物类型377

第32章 生物固氮377

（一）根瘤菌与豆科植物根的共生378

二、固氮酶的结构与功能研究379

（二）自生固氮微生物379

（一）自身固氮382

三、固氮的基因表达调控382

（二）共生固氮383

（一）使非豆科植物转变为固氮作物384

四、生物固氮的基因工程384

（二）提高现有固氮作物的固氮能力385

主要参考书目386

习题386

提要386

（一）核酸的解聚作用387

一、核酸的核甘酸的分解代谢387

第33章 核酸的降解和核苷酸代谢387

（三）嘌噙碱的分解388

（二）核苷酸的降解388

（四）嘧啶碱的分解389

（一）嘌噙核糖核苷酸的合成391

二、核苷酸的生物合成391

（二）嘧啶核糖核苷酸的合成396

（三）脱氧核糖核苷酸的合成398

（一）烟酰胺核苷酸的合成401

三、辅酶核甘酸的生物合成401

（三）辅酶A的合成402

（二）黄素核苷酸的合成402

习题404

提要404

主要参考书目405

（一）DNA的半保留复制406

一、DAN的复制406

第34章 DNA的复制和修复406

（二）DNA复制的起点和方式408

（三）DNA聚合反应有关的酶410

（四）DNA的半不连续复制418

（五）DNA复制的拓扑性质419

（六）DNA复制的过程421

（七）真核生物DNA的复制424

二、DNA的损伤修复427

（二）直接修复428

（一）错配修复428

（三）切除修复429

（四）重组修复430

（五）应急反应（SOS）和易错修复431

（二）诱变剂的作用432

（一）突变的类型432

三、DNA的突变432

提要435

（三）诱变剂和致癌剂的检测435

习题436

主要参考书目437

（一）Holliday模型438

一、同源重组438

第35章 DNA的重组438

（二）细菌的基因转移与重组440

（三）重组有关的酶441

二、特异位点重组443

三、转座重组447

（一）细菌的转座因子448

（二）真核生物的转座因子451

提要452

习题453

主要参考书目454

（一）DNA指导的RNA聚合酶455

一、DNA指导下RNA的合成455

第36章 RNA的生物合成和加工455

（二）启动子和转录因子459

（三）终止子和终止因子464

（四）转录的调节控制466

（五）RNA生物合成的抑制剂469

（一）原核生物中RNA的加工472

二、RNA的转录后加工472

（二）真核生物中RNA的一般加工475

（三）RNA的拼接、编辑和再编码478

（四）RNA生物功能的多样性488

（一）RNA的复制491

三、在RNA指导下RNA和DNA的合成491

（五）RNA的降解491

（二）RNA的逆转录493

（三）逆转座子的种类和作用机制498

提要501

主要参考书目503

习题503

（一）细胞含有恒定量的DNA504

一、DNA是遗传信息的携带分子504

第37章 遗传密码504

（二）DNA是细菌的转化因子505

二、RNA传递和加工遗传信息506

（三）病毒是游离的遗传因子506

（三）RNA的译码和再编码507

（二）RNA的编辑507

（一）RNA的拼接507

三、遗传密码的破译508

（一）密码的基本单位511

四、遗传密码的基本单位511

（二）密码的简并性512

（三）密码的变偶性512

（四）密码的通用性和变异性513

（五）密码的防错系统515

提要515

习题516

主要参考书目516

第38章 蛋白质合成及转运517

一、蛋白质合成的分子基础518

（一）Mrnaj 是蛋白质合成的模板519

（二）tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板上520

（三）核糖体是蛋白质合成的工厂522

二、翻译的步骤524

（二）每一个氨酰-tRNA合成酶可识别一个特定的氨基酸和与此氨基酸对应的tRNA的特定部位525

（一）氨酰-tRNA合成酶帮助使氨基酸结合到特定的tRNA上525

（三）氨酰-tRNA合成酶能够纠正酰化的错误526

（四）一个特殊的tRNA启动了蛋白质的合成527

（五）翻译开始于mRNA与核糖体的结合527

（六）蛋白质因子帮助的蛋白质合成起始528

（七）在氨基酸的掺入过程中有3个重复的延伸反应528

（八）核糖体反应中GTP的作用530

（十）核糖体在翻译中能跳跃式读码531

（十一）蛋白质合成的抑制剂531

（九）翻译的终止需要释放因子和终止密码子的参加531

三、蛋白质的运输及翻译后修饰533

（一）蛋白质通过其信号肽引导到目的地533

（二）一些线粒体叶绿体蛋白质是翻译完成后被运输的534

（三）分泌型的真核蛋白在内质网（ndoplasmic reticulum, ER）内合成535

（五）大肠杆菌蛋白质在翻译的同时也在被运输536

提要536

（四）高尔基体中多肽的糖基化修饰及多肽的分类536

习题537

主要参考书目537

一、细胞代谢的调节网络538

（一）代谢途径交叉形成网络538

第39章 细胞代谢与基因表达调控538

（二）分解代谢和合成代谢的单向性540

（三）ATP是通用的能量载体541

（四）NADPH以还原力形式携带能量541

（五）代谢的基本要略在于形成ATP、还原力和构造单元以用于生物合成542

二、酶活性的调节543

（一）酶促反应的前馈和反馈544

（二）产能反应与需能反应的调节545

（三）酶活性的特异激活剂和抑制剂547

（四）蛋白酶解对酶活性的影响548

（五）酶的共价修饰与连续激活548

三、细胞结构对代谢途径的分隔控制550

（一）细胞结构和酶的空间分布550

（二）细胞膜结构对代谢的调节和控制作用552

四、细胞信号传递系统554

（一）门控离子通道和神经信号的传导554

（三）蛋白质的定位控制554

（二）激素和递质受体的信号转导系统556

（三）细胞增殖的调节559

五、基因表达的调节561

（一）原核生物基因表达的调节561

（二）真核生物基因表达的调节570

提要577

习题579

主要参考书目579

一、DNA克隆的基本原理580

（一）DNA限制酶与连接酶580

第40章 基因工程及蛋白质工程580

（二）分子克隆的载体与宿主系统582

（三）外源基因导入宿主细胞587

二、基因的分离、合成和测序588

（一）基因文库的构建589

（二）cDNA文库的构建590

（三）克隆基因的分离与鉴定592

（四）聚合酶链式反应扩增基因595

（五）DNA的化学合成598

（六）基因定位诱变598

（七）DNA序列的测定600

（一）基因表达的控制元件602

（二）非融合蛋白和融合蛋白的表达602

三、克隆基因的表达602

（三）外源基因在真核细胞中的表达603

四、蛋白质工程607

（一）蛋白质的分子设计和改造607

（二）蛋白质的实验进化608

（三）蛋白质工程的进展608

五、基因工程的应用与展望611

（一）基因工程开辟了生物学研究的新纪元611

（二）基因工程促进了生物技术产业的兴起612

（三）基因工程研究的展望613

提要614

习题615

主要参考书目616

生化名词英汉对照617

常用生化名词缩写657

名词索引667