高等学校教材 现代生物心学 于白然黄熙泰主编 ©化学子业曲旅社
前言 生物化学是一门研究生命现象的化学本质的学科。其目标是在分子水平上探讨构成生物 体的基本物质（如糖、脂、蛋白质、核酸、酶、维生素和激素等）的结构、性质和功能，这 些物质在生物体内的代谢规律及其与复杂的生命现象如生长、生殖、衰老、运动、免疫等之 间的关系。 19世纪末和20世纪初，在有机化学和生理学研究的基础上，生物化学才逐渐发展成为 一门独立的学科。虽然，生物化学与有机化学、生理学、物理化学、分析化学等有着密切的 联系，但是作为一门独立的学科，生物化学本身具有独特的研究对象和研究方法。 生物化学既是各门生物学科的基础，又是现代生物学中发展最快的一门前沿学科。细胞 生物学、遗传学、微生物学、免疫学、病毒学、进化论甚至分类学的研究都离不开生物化学 的理论和方法。生物化学又是临床医学、药学与制药工程、食品和营养等学科的基础。它与 人类的健康，疾病的诊断与治疗，工农业生产及国防建设等密切相关。 1953年，Watson 和Crick建立了DNA分子的双螺旋结构模型，从此生命科学揭开历 史新的一页。DNA的复制与修复、RNA和蛋白质的生物合成、遗传密码的破译等知识极大 地丰富了生物化学的理论和实践。同时，人们也不断依靠对生物大分子——蛋白质、核酸和 酶的结构与功能关系的新的认识来充实和促进生物化学的发展；而生物化学研究成果的不断 积累，又为分子生物学的发展奠定了坚实的基础。一个最明显的例子是分子生物学的关键技 术——重组DNA技术就是在两个关键的工具酶，DNA限制性内切酶和DNA连接酶的发现 之后诞生的。由于DNA重组技术的出现，使生命科学出现了革命性变化，从此生命现象和 生命过程的研究开始全面进入分子水平。 经典生物化学一般是从分离纯化一种生物物质开始，进而研究这种物质的结构和功能。 它很难准确了解这些物质在整个机体中的作用。现代生物化学则借助分子生物学的理论和手 段，从基因水平全面了解蛋白质的结构，确定它们在生物体的生长发育、生殖、衰老等过程 中的作用。使生物化学研究变得更加彻底、更加多元化、更加丰富多彩了。 由于人类基因组工程的接近完成，一批模型生物基因组DNA序列的完全了解，生命科 学已进入后基因组时代，即功能基因组时代或蛋白质组(proteinome)时代，一个生命过程 的网络结构正逐渐清晰地呈现在人们面前。《现代生物化学》一书将为广大读者提供一本全 新的生物化学教材，以适应21世纪生命科学及其相关学科发展的需要。 本书共分16章，包括氨基酸和蛋白质化学、核酸和核苷酸、酶化学、维生素与辅酶、 激素及其作用机理、糖类及其代谢、脂类代谢、氨基酸代谢、DNA的复制与修复、RNA的 代谢、蛋白质的生物合成与修饰、DNA重组技术、基因表达的调节控制等。书中基本概念 论述准确，深度适中，紧紧扣住生物化学的基本内容，又力求反映生物化学研究的新成果、 新进展、新的研究手段和方法，以达到拓宽基础、开拓视野、加强对学生的科学素养和能力 培养之目的。 本书适合作为综合性大学及师范院校生命科学院各专业学生共同的生物化学基础课教 材，也可作为与生命科学相关的学科，如化学、医学、农学、发酵工程、药学、制药工程
营养与食品科学、环境科学和生物物理等专业学生学习生物化学果程的教材或参考书。近年 来，遗传信息及其传递部分的研究新成果甚多，本书在第十二意第十五章里作了较为详细 的介绍，可供生化及分子生物学专业的学生及对该部分感兴趣的读者参考 本书编写过程中，受到兄弟院校同行、南开大学生命科学院各级领导和同事以及化学工 业出版社的鼓励和支持，在此表示由衷的感谢。21世纪将是科学技术飞速发展的世纪，作 为高新科技基础和前沿的生命科学，生物化学等也将有新的突和发展。由于学科本身每年 都会有大量新的研究成果通现，加上编者水平、经验有限，书中难免会有不当之处，数请厂 大读者批评指正。 编者 2001年5月
第一章白质化学 第一节通论 一、蛋白瓶的化学概念 蛋白质的分类 三、蛋白质的元素组成 第二节蛋白质的组成单位氨恭酸 酸的一根结构特任 二、氨基酸的分类和结构. 5 三、蛋白质中不常见的氢基酸 四、蛋白质氯基酸（天然基酸 五、D-氨基酸研究进展 六、氢基酸的一般性质. 氣基酸的化学性质 第三节蛋白质的结构 一、蛋白质的一级结构 13 、蛋白质的二结构 19 三、纤维状蛋白质的结构 24 四、规二领结构和结构城。 4446* 五、球状蛋白质的三级结构 28 六、蛋白质的四绒结构+. 31 第四节蛋白质的结构与功能 蛋白质的一级结构决定其高级结构 32 二、蛋白质的一毅结构与功能. 三、蛋白质的空何结构与功能. 35 第五芳蛋白质的性质 一、蛋白质的胶体性质 45 二、两性姓重和等电点.+.4,4.+4.+.+.*+.44.+.+*.46 三、蛋白质的变性作用与复性 47 四、蛋白质的沉茂作用 五、蛋白质的沉降作用 第六节蛋白质的分离纯化和测定 ,蛋白质分离纯化的一敷原则 .49 二、分离纯化的主要方法 0 三、蛋白质分子量的测定 四、白质纯度的鉴尉标准
五、蛋自质含量的测定+4中.+4.4.*4*#” .56 提要.56 生化善本题型半创 第二章核苷酸和核酸 第一节碱基、被苷和核苷酸 一、碱基、核苷和校苷酸 59 二、核苷酰的生物半功能 62 第二节磷酸二酯饨与多核苷酸· ▣63 第三节碱基的性质影响楼酸结构 65 第因节DNA结构 67 一、DNA储存遗传信意的证实. 二、各物种DNA有着独特的减基组成 68 三、Watson-Crick DNA双蝶旋结构 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 第五节RNA的种类和结构 一、有使RNA 二、有着更复杂结构的RNA .75 第大节核酸的变性、复性和杂交 8 一、DNA的变性与复性. +78 二、DNA的解温度： 三、核酸的杂交及应用 第七节核酸的化学反应和磨法修饰 80 一、枝酸的化学反应. .80 二、DNA的降法甲基化. 83 第八节枝酸酶和DNA限制性内切盛 +84 一、核酸的酶法水解与的分类 .84 二、 核酸晦的特异性 84 三、限制性内切晦（限制晦） .85 四、限制片段的长度和限制图 .85 第九节DNA一领结构测定与DNA的化学合成· ”8 一、DNA碱基顺序的测定： 88 二、DNA的化洋合成 .88 第十节基因和因组 491 一、天然DNA分子的大小与顺序特征 .91 二、基因与反子. 三、染色体DNA的藏基顺序特征 ”95 第十一节DNA超渠旋和染色体结构.96 一、DNA的拓扑半结构. 二、DNA在体内的包装 102
提要 105 思者题. 107 皱三查童化堂 110 第一节 通论 110 一、幽是生物做化剂， 110 10 第二节 的分类和命名 112 一、睡的命名， 112 二、酶的国际系统分类法 13 晦的组成分类 114 第三节康能化作用的结构基础和高效雀化的鹱路 115 一、酶分子结构的特征。 115 二、晦原及晦原的激活 19 三、晦高效雀化的策略. 121 第☒节陈促反应的动力学 129 晦浓度的影有 129 二、底物浓度对反应建度的影响 129 三、温度对酶促反应速度的多响 四、pH的影响 133 五、激活剂的影响+4+.44 134 、抑制剂的影响 81 过泼态类似物是摩的一种潜在抑制剂 137 第五节重要的降类. 138 一、多际体系. .138 别构酶 13 三、共价调节酶.4. 142 四、同工酶， 14 五、固定化降 145 第大节晦的分离纯化和活力剂定 4*4445 146 一、尊分离纯化的一般原则 146 ,的活力与测定 6 三、回收率和纯化倍数： 149 提要. 149 思考矩 150 第四章维生素与辅酶. 152 第一节推生素的餐念与分类· 152 维生素的 ·敏念和重要性 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及绕生素D原4： .154 三、推生素K 44.155 四、维生素E 156 第三节重要的水溶性维生素： 157 一、维生素C. .157 维生素B,和焦酸疏胺素 158 三、维生素B2(VB2)和FMN、FAD 159 四、泛酸与辅晦A 160 五、相酸、酰胺和NAD,NAD 六、维生素B%及其铺酶+. 162 七、生物素 163 、叶酸和四氢叶酸 163 九、维生素B12和B12辅晦 十、疏辛酸. 165 提要， 思考题. .166 第五章激豪化学 .167 第一节散素的概念与分类 167 一、煮素的一般概念 167 二、激素的分类 168 第二节重要的动物藏素 ,下丘整数素 二、垂体散素 169 三、甲状激素 11 四、览腺煮素 五、所上眼激素. 173 六、性藏素 七、前列膿素 公 第三节激素的调控体系. 175 、下丘脑承上启下的调节 二、反情调节4.* 176 三靠元丽物， 第四节素的作用原理 1 、受体及其特征 177 二、质膜兼素受体的信息传涕 178 三、僵体藏素的作用机制， 180 第五节 民虫教煮. 181 第六节植物教素*.*+ 182 182 思考题 182
第六章代谢引论 183 第一节通论. 、新陈代谢的一般概念 二、同化作用和异化作用 183 三、中问代谢. 1R4 四、呼吸商. 184 五、代谢库（池）. 84 翦二节新陈代谢研究方法。 18 一、同位素示碳法， 腾护制剂和指抗物的应用 三、整体水平的代谢研究： 1&5 四、器官水平代崔研究 185 五、细胞、亚细胞水平的代湖研究 185 思考题. 185 第七章辕与糖代谢 第一节 带类化学 187 一、糖的分类. 187 二、单糖的命名， 187 三、单糖的立体结构 9 四、重要的单藿衍生物 190 五、单糖的主要化壁性质 191 六、糖的化学 七、多错化学. 193 第二节精的分解代谢. 195 塘的清化与吸收 196 二、糖的无氧代诸： 1 三、精有氧氧化的一最途径 200 四、乙篮酸循环途径 203 五、鳞酸虎塘逢径. 203 第三节糖的合成代谢. 205 原的合成 20 二、糖异生作用. 206 三、族塘的合成 208 四、淀粉的合成 208 209 一、血塘液度的调节*+*+. 209 糖酵解逢径的调节 210 三、三酸循环的调节+. 211 四、磷酸龙糖抢径的调芳. 312 五、糖异生作用的调节 212
要小.212 思者题. 213 第八章 生物化 214 第一节生物能学的基本概念 214 一、能青的性质. .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 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 28 一、生物氧化中CO2生成的方式 二、野吸练· ·218 三、线粒体外NADH,的氧化 229 提要. .230 恩考题.+ .230 第九章 脂类代谢 231 第一节述. 一、脂类的一般概念 .231 二、脂肪的有化和没收 第二节 脂肪的分解代请· 232 一、体内甘油三脂的分解， 232 二、甘油的代滞 232 三、脂防酸的分解代谢. 233 四、解体的代谢. 238 第三节脂肺的合成代谢 239 一、脂脑酸的生物合成. 239 二、甘油三酯（脂肪）的合成 241 第四节磷脂和南的代谢 242 一、殊脂的代谢. 242 二、前脂的代谢. 244 第五节胆固的代谢 45 一、胆固碑的生物合成. 246 二、胆固聘的去弊. 247 提 249 思考题. 250 第十章氨基酸的代谢： 21 第一节蛋白质的消化与氣平衡 第二节氢基骏的分解代谢.。 253 一、氯基酸分解的基本反应 253 第三节氯基酸的生物合成 265
一、氨茶酸的生物合成. .265 二、几种氢基酸合战的简单途径.， 266 三、氨基酸生物合成途径中的反债谓节 提 思考题. 268 第十一童核苷验代谢. 269 第一节 核酸和核苷酸的分解代谢 269 一、的分代谢44444*.44. 269 二、密啶碱的分解代谢： 272 第二节 核酸的合成代谢 272 一、票岭核苷酸的生物合成. 272 二、籍啶楼苷酸的生物合成. 276 、脱氧枝糖核酸的生物合成 279 提要. 281 思考题. 282 第十二章DNA的复制、修复和童组 283 第一节DNA的代诸. 283 -、DNA代谢包括DNA复制、修复和重组 283 二、大肠杆菌遣传图 284 第二节DNA复制的一般规律 一、关子摸板的概念. .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 3g8 第三节DNA聚合率 288 一、DNA是由DNA聚合酵催化合成的 288 二、DNA聚合降化DNA合战的输确性 *289 三、大肠杆菌的三种DNA豪合晦 290 四、DNA复制需要许多酶和蛋白质因子 291 第四节细范DNA复制的阶段性 DNA复制的起始 292 二、DNA复制的延长阶段 294 三、复制终上过程 四、真核细胞DNA为复 297 第五节DNA修复 298 一、突变导致肿痛发生 错配修复 299 三、碱基切割修复： 301 四、核苷酸切制修复 .303 五、直接修复 303