《生物化学》共分为4部分:第一部分是绪论,主要介绍了生物化学的研究内容,生物化学的发展历史及我国劳动人民和科学家在该领域的贡献,生物化学与其他学科的关系及生物化学知识在工业、农业、医药等领域的应用;第二部分是组成生命的物质基础,主要包括对蛋白质、核酸、酶、生物膜及维生素与辅酶的结构、性质和功能的介绍;第三部分是生命的物质代谢,包括糖类、蛋白质、核酸及脂质等物质的分解与合成代谢;第四部分是代谢调节。《生物化学》每个章节前有学习要点,章节后有思考题,书后列出了主要参考文献,以方便学生学习。另外,为了使《生物化学》具有时效性,扩大学生的知识面,书中对生物化学的新成果与新进展以知识窗的形式加以简要介绍。
《生物化学》可作为农业、林业、水产、食品、师范及工科等院校生物类和非生物类专业学生的教材,也可作为从事生命科学研究的教师、工作人员及研究生的参考书。
生物化学是生物学科中最活跃的基础学科之一。工业、农业、医药、食品、能源、环境科学等越来越多的研究领域都以生物化学理论为依据,以其实验技术为手段。生物化学是高等学校植物生产类、生物类及相关专业的重要专业基础课、必修课以及研究生入学考试的重要科目。打好坚实的生物化学基础,对该学科的基本理论与基本研究技术的原理有较全面和清晰的理解,是学生对后续相关的专业知识的学习和研究工作的共同需要。因此,为了满足现代农业及生命科学对科技人才的需要,根据农科、工科及综合院校植物生产类及生物类各专业人才培养计划对生物化学课程的要求,我们组织多年在教学一线从事生物化学理论与实验教学、具有丰富工作经验的教师编写了本书。在编写过程中,我们尽量实现教材内容科学性、准确性、系统性和实用性的有机统一。
全书共分为四大部分,第一部分是绪论,主要介绍了生物化学的研究内容,生物化学的发展历史,生物化学与其他学科的关系及在各个领域的应用等。第二部分是组成生命的物质基础,主要介绍生物大分子的结构、性质和功能_;由蛋白质、核酸、酶、维生素与辅因子及生物膜共五章组成。第三部分为生命的物质代谢,主要介绍生物大分子前体的合成和分解代谢途径以及生物能量的生成方式;由糖类代谢、生物氧化、脂质代谢、含氮化合物代谢、核酸的降解与生物合成及蛋白质的降解与生物合成共六章组成。第四部分即第十二章 代谢调节。为了使本书具有时效性,并扩大学生的知识面,本书还同时对生物化学的新成果与新进展以知识窗的形式加以简要介绍。每一章包括:学习要点、章节具体内容、知识窗及思考题,以方便学生学习。
本书可作为高等院校农学类及生物类各专业本科生的教材,也可作为其他专业本科生与专科生的教材,还可作为从事生命科学研究的教师、工作人员及研究生的参考书。
本书由王冬梅与吕淑霞主编。参加编写的单位有河北农业大学、沈阳农业大学、山西农业大学、河北师范大学、河北经贸大学、河北大学、首都师范大学、大同大学和晋中学院。在编写过程中,我们得到河北农业大学教务处、河北农业大学生命科学院和科学出版社农林与生命科学分社的大力支持,在此深表谢意。
由于编者水平有限,书中难免有不足之处,敬请读者批评指正。
前言
绪论
一、生物化学的概念和研究内容
二、生物化学的发展
三、生物化学与其他学科的关系
四、生物化学的应用
第一章 蛋白质
第一节 氨基酸
一、蛋白质氨基酸的一般结构及其分类
二、非蛋白质氨基酸
三、氨基酸的主要理化性质
四、氨基酸的分离分析和鉴定
第二节 肽
一、肽和肽链
二、天然存在的活性肽
第三节 蛋白质的结构
一、蛋白质的一级结构
二、蛋白质的空间结构
第四节 蛋白质结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构与功能的关系
二、蛋白质空间结构与功能的关系
第五节 蛋白质的理化性质
一、蛋白质的两性性质和等电点
二、蛋白质的紫外吸收性质
三、蛋白质的胶体性质
四、蛋白质的沉淀反应
五、蛋白质的变性与复性
六、蛋白质的呈色反应
第六节 蛋白质的分离纯化
一、蛋白质分离纯化的一般原则
二、分离纯化蛋白质的一般程序
三、蛋白质含量测定与纯度鉴定
四、蛋白质相对分子质量的测定
思考题
第二章 核酸
第一节 概述
一、核酸的种类与分布
二、核酸的生物学功能
第二节 核酸的化学组成
一、核酸的元素组成
二、核酸的分子组成
第三节 核酸的分子结构
一、DNA的分子结构
二、RNA的分子结构
三、核酸与蛋白质的复合体
第四节 核酸的理化性质
一、核酸的一般物理性质
二、核酸的两性性质
三、核酸的紫外吸收性质
四、核酸的变性和复性
第五节 核酸的分离纯化和含量测定
一、核酸的提取和分离
二、核酸含量的测定
思考题
第三章 酶
第一节 酶的概述
一、酶的概念
二、酶的作用特点
第二节 酶的命名及分类
一、酶的命名
二、酶的分类
第三节 酶的作用机制
一、酶的活性中心
二、酶和底物作用的专一性
三、酶作用的高效性机制
四、酶的作用机制举例
第四节 酶促反应动力学
一、酶活力与酶促反应速度
二、底物浓度对酶促反应速度的影响
三、酶浓度对酶促反应速度的影响
四、温度对酶促反应速度的影响
五、pH对酶促反应速度的影响
六、激活剂对酶促反应速度的影响
七、抑制剂对酶促反应速度的影响
第五节 生物体内重要的调节酶
一、别构酶
二、共价修饰调节酶
三、同工酶
第六节 酶的分离纯化与酶活力测定
一、分离纯化的一般原则
二、酶活力测定
三、得率和纯化倍数
第七节 酶工程与酶的应用
一、酶工程的概念与研究内容
二、酶的应用
思考题
维生素与辅因子
第四章 维生素与辅因子
第一节 维生素的概念及分类
一、维生素的概念
二、维生素的分类
第二节 水溶性维生素与辅因子
一、维生素B2与TPP
二、维生素B2与FMN和FAD
三、维生素岛与CoA和ACP
四、维生素B与NAD和NADP
五、维生素B6和磷酸吡哆醛及磷酸吡哆胺
六、维生素岛与羧化辅酶
七、维生素B11与四氢叶酸
八、维生素B12及其辅酶
九、维生素C
十、硫辛酸
思考题
第五章 生物膜
第一节 生物膜的化学组成
一、膜脂
二、膜蛋白
三、糖类
第二节 生物膜的结构
一、生物膜结构的研究历史
二、目前对生物膜结构的认识
第三节 生物膜的功能
一、物质的跨膜运输
二、能量转换
三、信号转导
四、细胞识别
思考题
第六章 糖类代谢
第一节 生物体内的糖类
一、单糖
二、双糖
三、多糖
第二节 双糖和多糖的酶促降解
一、双糖的酶促降解
二、多糖的酶促降解
第三节 糖酵解
一、糖酵解的概念
二、糖酵解途径的反应历程
三、糖酵解产生的能量
四、糖酵解的生物学意义
五、糖酵解途径的调控
六、丙酮酸的去路
第四节 三羧酸循环
一、丙酮酸氧化为乙酰CoA
二、三羧酸循环的反应历程
三;三羧酸循环的能量释放
四、三羧酸循环的生物学意义
五、三羧酸循环中间产物的回补
六、三羧酸循环的调控
第五节 磷酸戊糖途径
一、磷酸戊糖途径的反应历程
二、磷酸戊糖途径的生物学意义
三、磷酸戊糖途径的调控
第六节 光合作用
一、光合作用概述
二、光反应
三、卡尔文循环
四、光呼吸和C途径简介
第七节 糖异生作用
一、糖异生作用的概念
二、糖异生途径的反应历程
三、糖异生作用的生物学意义
四、糖异生作用的调控
第八节 双糖和多糖的生物合成
一、糖核苷酸的形成及作用
二、蔗糖的生物合成
三、淀粉的生物合成
四、糖原的合成
思考题
第七章 生物氧化
第一节 生物氧化概述
一、生物氧化的概念及特点
二、生化反应中自由能的变化
三、高能化合物
第二节 电子传递链
一、电子传递链的概念
二、电子传递链的组成及排列顺序
三、电子传递链抑制剂
第三节 氧化磷酸化
一、氧化磷酸化的概念和P/O比
二、氧化磷酸化的机制
三、ATP合酶
四、氧化磷酸化的解偶联剂和抑制剂
五、线粒体穿梭系统
思考题
第八章 脂类代谢
第一节 脂肪的分解代谢
一、脂肪的水解
二、甘油的氧化分解与转化
三、脂肪酸的分解
第二节 脂肪的合成代谢
一、磷酸甘油的生物合成
二、脂肪酸的生物合成
三、脂肪的生物合成
第三节 其他脂质的代谢
一、甘油磷脂的水解与生物合成
二、胆固醇的生物合成及转化
思考题
第九章 含氮化合物的代谢
第一节 氨基酸的分解和转化
一、脱氨基作用
二、脱羧基作用
三、氨基酸分解产物的去向
第二节 氨同化和氨基酸的生物合成
一、氨的来源
二、氨同化
三、氨基酸的生物合成
四、一碳单位
第三节 核苷酸的分解代谢
一、核苷酸和核苷的分解
二、嘌呤的分解
三、嘧啶的分解
第四节 核苷酸的合成代谢
一、核糖核苷酸的合成
二、脱氧核糖核苷酸的合成
三、核苷酸磷酸化成核苷三磷酸
四、核苷酸合成的抑制剂
思考题
第十章 核酸的降解与生物合成
第一节 核酸的酶促降解
一、外切核酸酶
二、内切核酸酶
三、限制性内切核酸酶
第二节 DNA的生物合成
一、DNA复制概述
二、逆转录
三、DNA的突变
四、DNA损伤修复
第三节 RNA的生物合成
一、转录的概念及不对称性
二、大肠杆菌的RNA聚合酶
三、原核细胞的转录过程
四、真核生物RNA聚合酶及转录特点
五、转录产物的加工与修饰
六、RNA的复制
第四节 基因工程简介
一、基因工程的概念
二、基因工程的操作技术
三、PCR介绍
思考题
第十一章 蛋白质的降解与生物合成
第一节 蛋白质的酶促降解
一、外源蛋白质在体内的消化
二、细胞内蛋白质的主要降解过程和途径
第二节 蛋白质合成体系的重要组分
一、mRNA及遗传密码
二、tRNA携带氨基酸至mRNA模板上
三、核糖体
四、辅助因子
第三节 蛋白质的合成过程
一、氨基酸的活化
二、大肠杆菌蛋白质的合成
三、多核糖体
四、真核生物蛋白质合成的特点
第四节 蛋白质合成后的加工与运输
一、肽链合成后的加工与折叠
二、蛋白质运输的分选信号
三、蛋白质的分泌途径与方式
思考题
第十二章 代谢调节
第一节 物质代谢的相互关系
一、糖代谢与蛋白质代谢的相互关系
二、糖代谢与脂代谢的相互关系
三、脂类代谢与蛋白质代谢的相互关系
四、核酸代谢与糖、脂肪及蛋白质代谢的相互关系
第二节 代谢调节
一、酶水平调节
二、细胞水平的调节
三、多细胞生物整体水平的调节
思考题
主要参考文献
一、生物化学的概念和研究内容生物化是关于生命的科学。它是以生物体为研究对象,利用化学、物理和生物学的方法,研究生物体的物质组成、结构与性质,物质在体内发生的化学变化,以及这些变化与生命活动之间关系的科学。
生物化学的研究内容主要包括以下几个方面:①研究构成生物有机体的物质基础,即对蛋白质、核酸、糖类、脂类以及对代谢起催化和调控作用的酶、维生素和激素的结构、性质和功能开展研究;②研究构成生物体的这些物质在生命活动过程中的合成代谢、分解代谢以及它们在这些代谢过程中的能量转化和调节规律;③除了物质代谢和能量代谢之外,信息代谢也已成为近代生物化学研究的核心内容,即生物体如何在细胞间和世代间保证信息的准确复制和传递。
21世纪是生命科学的世纪,从事生命科学研究的工作者越来越多,使得生物化学的发展更加突飞猛进。目前,生物化学的理论和技术已经渗透到更加广泛的学科和领域,如根据生物化学研究的对象,可将之分为人体生物化学、动物生物化学、植物生物化学、微生物生物化学等;根据生物化学研究的领域,可将之分为工业生物化学、农业生物化学、医学生物化学等;农业生物化学还可再细分为果树生物化学、昆虫生物化学、作物生物化学等。
本书只是介绍生物化学研究的基本内容,如四大基本物质(蛋白质、核酸、糖类和脂类)的结构、性质、功能、代谢以及代谢调节等,属于基础生物化学部分。