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第1章 糖类1

一、 引言1

（一） 糖类的存在与来源1

（二） 糖类的生物学作用1

（三） 糖类的元素组成和化学本质1

（四） 糖的命名与分类2

二、 旋光异构2

（一） 有关旋光异构的几个概念2

（二） Fischer投影式4

（三） 构型的RS表示法5

三、 单糖的结构6

（一） 单糖的链状结构6

（二） D系单糖和L系单糖6

（三） 单糖的环状结构8

（四） 单糖的构象11

四、 单糖的性质13

（一） 单糖的物理性质13

（二） 单糖的化学性质15

五、 重要的单糖和单糖衍生物22

（一） 单糖22

（二） 单糖磷酸酯25

（三） 糖醇26

（四） 糖酸28

（五） 脱氧糖29

（六） 氨基糖30

（七） 糖苷31

六、 寡糖34

（一） 结构与性质34

（二） 常见的二糖36

（三） 其他简单寡糖38

（四） 环糊精40

七、 多糖40

（一） 同多糖41

（二） 杂多糖47

八、 细菌杂多糖51

（一） 细菌细胞壁的化学组成51

（二） 肽聚糖的结构51

（三） 磷壁酸53

（四） 脂多糖54

（五） 荚膜多糖55

九、 糖蛋白及其糖链56

（一） 糖蛋白的存在和含糖量56

（二） 糖链结构的多样性56

（三） 糖肽连键的类型57

（四） 糖链的分类58

（五） 糖链的生物学功能60

（六） 糖链参与分子识别和细胞识别61

（七） 糖链与糖蛋白的生物活性62

（八） 血型物质63

（九） 凝集素65

十、 糖胺聚糖蛋白聚糖66

（一） 糖胺聚糖66

（二） 蛋白聚糖69

十一、糖链的结构分析71

（一） 糖链结构分析的一般步骤71

（二） 用于糖链结构测定的一些方法72

提要75

习题77

主要参考书78

第2章 脂质79

一、 引言79

（一） 脂质的定义79

（二） 指质的分类79

（三） 脂质的生物学作用80

二、 脂肪酸82

（一） 脂肪酸的结构特点82

（二） 天然脂肪酸的结构特点82

（三） 脂肪酸的物理和化学性质86

（四） 脂肪酸盐与乳化作用87

（五） 必需多不饱和脂肪酸88

（六） 类二十碳烷89

三、 三酰甘油和蜡91

（一） 甘油取代物的构型92

（二） 三酰甘油的类型及酰甘油、单酰甘油92

（三） 烷醚酰基甘油93

（四） 三酰甘油的物理和化学性质93

（五） 蜡95

四、 脂质过氧化作用96

（一） 自由基、活性氧和自由基链反应96

（二） 脂质过氧化的化学过程100

（三） 脂质过氧化作用对机体的损伤101

（四） 抗氧化剂的保护作用102

五、 磷脂103

（一） 甘油磷脂的结构103

（二） 甘油磷脂的一般性质105

（三） 几种常见的甘油磷脂105

（四） 醚甘油磷脂106

（五） 鞘磷脂107

六、 糖脂108

（一） 鞘磷脂109

（二） 甘油糖脂110

七、 萜和类固醇110

（一） 萜110

（二） 类固醇112

（三） 胆固醇和非动物固醇114

（四） 固醇衍生物115

八、 脂蛋白116

（一） 血浆脂蛋白的分类116

（二） 备浆脂蛋白的结构与功能117

九、 脂质的提取、分离与分析119

（一） 脂质的有机溶剂提取119

（二） 脂质的色谱分离119

（三） 混合脂肪酸的气液色谱分析119

（四） 脂质结构的测定120

提要120

习题121

主要参考书121

第3章 氨基酸123

一、 氨基酸——蛋白质的构件分子123

（一） 蛋白质的水解123

（二） α-氨基酸的一般结构123

二、 氨基酸的分类124

（一） 常见的蛋白质氨基酸124

（二） 不常见的蛋白质氨基酸128

（三） 非蛋白质氨基酸129

三、 氨基酸的酸碱化学130

（一） 氨基酸的兼性离子形式130

（二） 氨基酸的解离130

（三） 氨基酸的等电点133

（四） 氨基酸的甲醛滴定135

四、 氨基酸的化学反应135

（一） α-氨基参加的反应135

（二） α-羧基参加的反应138

（三） α-氨基和α-羧基共同参加的反应138

（四） 侧链R基参加的反应140

五、 氨基酸的光学活性和光谱性质143

（一） 氨基酸的光学活性和立体化学143

（二） 氨基酸的光谱性质145

六、 氨基酸混合物的分析分离148

（一） 分配层析法的一般原理148

（二） 分配柱层析151

（三） 纸层析151

（四） 薄层层析152

（五） 离子交换层析152

（六） 气液层析153

（七） 高效液相层析154

提要155

习题155

主要参考书156

第4章 蛋白质的共价结构157

一、 蛋白质通论157

（一） 蛋白质的化学组成和分类157

（二） 蛋白质的形状和大小158

（三） 蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次160

（四） 蛋白质功能的多样性160

二、 肽162

（一） 肽和肽键的结构163

（二） 肽的物理和化学性质165

（三） 天然存在的活性肽167

三、 蛋白质一级结构的测定168

（一） 蛋白质测序的策略168

（二） N-末端和C-末端氨基酸残基的鉴定169

（三） 二硫桥的断裂171

（四） 氨基酸组成的分析171

（五） 多肽链的部分裂解和肽段混合物的分离纯化173

（六） 肽段氨基酸序列的测定175

（七） 肽段在多肽链中次序的决定179

（八） 二硫桥位置的确定179

（九） 蛋白质测序举例180

（十） 蛋白质序列数据库181

四、 蛋白质的氨基酸序列与生物功能181

（一） 同源蛋白质的物种差异与生物进化181

（二） 同源蛋白质具有共同的进化起源184

（三） 血涂凝固与氨基酸序列的局部断裂185

五、 肽与蛋白质的人工合成189

（一） 肽的人工合成189

（二） 胰岛素的人工合成192

（三） 固相肽全成192

提要194

习题194

主要参考书196

第5章 蛋白质的三维结构197

一、 研究蛋白质构象的方法197

（一） X射线衍射法197

（二） 研究溶液中蛋白质构象的光谱学方法198

二、 稳定蛋白质三维结构的作用力201

（一） 氢键202

（二） 范德华力（范德华相互作用）202

（三） 疏水作用（熵效应）203

（四） 盐键204

（五） 二硫键204

三、 多肽主键折叠的空间限制204

（一） 酰胺平面与α-碳原子的二面角（Ф和Ф）204

（二） 可允许的Ф和Ф值：拉氏构象图205

四、 二级结构：多肽链折叠的规则方式207

（一） α螺旋207

（二） β折叠片209

（三） β转角和β凸起211

（四） 无规卷曲212

五、 纤维状蛋白质212

（一） α-角蛋白212

（二） 丝心蛋白和其他β-角蛋白：β折叠片蛋白质214

（三） 胶原蛋白：一种三股螺旋215

（四） 弹性蛋白218

（五） 肌球蛋白和原肌球蛋白218

六、 超二级结构和结构域220

（一） 超二级结构220

（二） 结构域221

七、 球状蛋白质与三级结构224

（一） 球状蛋白质的分析224

（二） 球状蛋白质三维结构的特征228

八、 膜蛋白的结构229

（一） 膜内在蛋白229

（二） 脂锚定膜蛋白231

九、 蛋白质折叠的结构预测233

（一） 蛋白质的变性233

（二） 氨基酸序列规定蛋白质的三维结构234

（三） 蛋白质折叠的热力学236

（四） 蛋白质折叠的动力学237

（五） 蛋白质结构的预测239

十、 亚基缔合和四级结构242

（一） 有关四级结构的一些概念242

（二） 四级缔合的驱动力243

（三） 亚基相互作用的方式243

（四） 四级结构的对称性246

（五） 四级缔合在结构和功能上的优越性247

提要248

习题249

主要参考书250

第6章 蛋白质结构与功能的关系252

一、 肌红蛋白的结构与功能252

（一） 肌红蛋白的三级结构252

（二） 辅基血红素253

（三） O2与股红蛋白的结合254

（四） O2的结合改变肌红蛋白的构象255

（五） 肌红蛋白结合氧的定量分析（氧结合曲线）255

二、 血红蛋白的结构与功能257

（一） 血红蛋白的结构257

（二） 氧结合引起的血红蛋白构象变化259

（三） 血红蛋白的协同性氧结构（Hb氧结合曲线）261

（四） H＋、CO2和BPG对血红蛋白结合氧的影响263

三、 血红蛋白分子病266

（一） 分子病是遗传的266

（二） 镰刀状细胞贫血病266

（三） 其他血红蛋白病269

（四） 地中海贫血270

四、 免疫系统和免疫球蛋白270

（一） 免疫系统270

（二） 免疫系统能识别自我和非我272

（三） 在细胞表面的分子相互作用引发免疫反应273

（四） 免疫球蛋白的结构和类别275

（五） 基于抗体-抗原相互作用的生化分析方法278

五、 肌球蛋白丝、肌动蛋白丝与肌肉收缩279

（一） 肌纤维的结构280

（二） 肌原纤维由粗丝和细丝构成281

（三） 骨骼肌的相关蛋白质282

（四） 肌肉收缩的机制：肌丝滑动模型283

六、 蛋白质的结构与功能的进化285

提要286

习题287

主要参考书289

第7章 蛋白质的他离、纯化和表征290

一、 蛋白质的酸碱性质290

二、 蛋白质分子的大小与形状291

（一） 根据化学组成测定最你相对分子质量291

（二） 渗透压法测定相对分子质量292

（三） 蛋白质的扩散和扩散系数293

（四） 沉降分析法测定相对分子质量294

（五） 凝胶过滤法测定相对分子质量297

（六） SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子质量298

（七） 蛋白质分子的形状298

三、 蛋白质的胶体性质与蛋白质和沉淀299

（一） 蛋白质的胶体性质299

（二） 蛋白质的沉淀300

四、 蛋白质分离纯化的一般原则300

五、 蛋白质的分离纯化方法301

（一） 根据分子大小不同的纯化方法301

（二） 利用溶解度差别的纯化方法304

（三） 根据电荷不同的纯化方法307

（四） 利用选择性吸附的纯化方法312

（五） 利用对配体的特异生物学亲和力的纯化方法313

（六） 高效液相层析和快速蛋白液相层析314

六、 蛋白质的含量测定与纯度鉴定315

（一） 蛋白质含量测定315

（二） 蛋白质纯度鉴定316

提要316

习题317

主要参考书317

第8章 酶通论319

一、 酶催化作用的特点320

（一） 酶和一般催化剂的比较320

（二） 酶作为生物催化剂的特点320

二、 酶的化学性质及其组成323

（一） 酶的化学本质323

（二） 酶的化学组成323

（三） 单体酶、寡聚酶、多酶复合体325

三、 酶的命名和分类326

（一） 习惯命名法326

（二） 国际系统命名法326

（三） 国际系统分类法及酶的编号327

（四） 六大类酶的特征和举例329

四、 酶的专一性332

（一） 酶的专一性332

（二） 关于酶作用专一性的假说334

五、 酶的活力测定和分离纯化335

（一） 酶活力的测定335

（二） 酶的分离和纯化337

六、 核酶339

（一） 核酶（ribozyme）的概念339

（二） 核酶的种类341

（三） 核酶的研究意义及应用前景342

七、 杭体酶343

八、 酶工程简介344

（一） 化学酶工程345

（二） 生物酶工程346

提要348

习题348

主要参考书349

第9章 酶促反应动力学351

一、 化学动力学基础351

（一） 反应速率及其测定351

（二） 反应分子数和反应级数352

（三） 各级反应的特征353

二、 底物浓度对酶瓜速率的影响355

（一） 中间络合特学说355

（二） 酶促反应的动力学方程式356

（三） 多底物的酶促反应动力学363

三、 酶的抑制作用368

（一） 抑制程度的表示方法368

（二） 抑制作用的类型368

（三） 可逆抑制作用和不可逆抑制作用的鉴别369

（四） 可逆抑制作用动力学370

（五） 一些重要的抑制剂373

四、 温度对酶反应的影响378

五、 pH对酶反应的影响379

六、 激活剂对酶反应的影响380

提要380

习题381

主要参考书383

第10章 酶的作用机制和酶的调节384

一、 酶的活性部位384

（一） 酶活性部位的特点384

（二） 研究酶活性部位的方法385

二、 酶催化反应的独特性质387

三、 影响栈催化效率的有关因素388

（一） 底物和酶的邻近效应（approximation,proximity）与定向效应（rientation）388

（二） 底物的形变（distortion）和诱导契合（induced fit）389

（三） 酸碱催化（acid-base catalysis）390

（四） 共从催化（covalent catalysis）392

（五） 金属离子催化393

（六） 多元催化和协同效应394

（七） 活性部位微环境的影响394

四、 酶催化反应机制的实例394

（一） 溶菌酶（lysozyme）394

（二） 胰核糖核酸酶A（pancreatic ribonuclease A,Rnase A）399

（三） 羧肽酶A（carboxypeptidase A）402

（四） 丝氨酸蛋白酶（serine proteases）405

（五） 天冬氨酸蛋白酶（aspartic proteases）411

五、 酶活性的调节控制413

（一） 别构调控（allosteric regulation）413

（二） 酶原的激活421

（三） 可逆的共价修饰（reverisible covalent modification）424

六、 同工酶428

提要429

习题430

主要参考书431

第11章 维生素与辅酶433

一、 维生素概论433

（一） 维生素的概念433

（二） 维生素的发现433

（三） 维生素的分类和辅酶的关系433

二、 脂溶性维生素434

（一） 维生素A434

（二） 维生素D437

（三） 维生素E438

（四） 维生素K439

三、 水溶性维生素440

（一） 维生素B1和硫胺素焦磷酸441

（二） 维生素PP和烟酰胺辅酶443

（三） 维生素B2和黄素辅酶445

（四） 泛酸和辅酶A447

（五） 维生素B6和磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺449

（六） 维生素B12（氰钴胺素）及其辅酶450

（七） 生物素454

（八） 叶酸和国氢叶酸456

（九） 硫辛酸459

（十） 维生素C461

四、 作为辅酶的金属离子464

（一） 概论464

（二） 金属酶类与金属激活酶类465

（三） 含铁酶类466

（四） 含铜酶类466

（五） 含锌酶类466

（六） 其他金属酶类467

提要467

习题468

主要参考书469

第12章 核酸通论470

一、 核酸的发现和研究简史470

（一） 核酸的发现470

（二） 核酸的早期研究470

（三） DNA双螺旋结构模型的建立471

（四） 生物技术兴起472

（五） 人类基因组计划开辟了生命科学新纪元472

二、 核酸的种类和分布473

（一） 脱氧核糖核酸（DNA）473

（二） 核糖核酸（RNA）474

三、 核酸的生物功能475

（一） DNA是主要的遗传物质475

（二） RNA参与蛋白质的生物合成476

（三） RNA功能的多样性476

提要476

习题477

主要参考书477

第13章 核酸的结构478

一、 核苷酸478

（一） 碱基478

（二） 核苷480

（三） 核苷酸481

二、 核酸的共价结构482

（一） 核酸中核苷酸的连接方式482

（二） DNA的一级结构482

（三） RNA的一级结构483

三、 DNA的高级结构485

（一） DNA碱基组成的Chargaff规则485

（二） DNA的二级结构486

（三） DNA的三级结构490

（四） DNA与蛋白质复合物的结构492

四、 RNA的高级结构496

（一） tRNA的高级结构496

（二） rRNA的高级结构497

（三） 其他RNA的高级结构498

提要499

习题500

主要参考书500

第14章 核酸的物理化学性质502

一、 核酸的水解502

（一） 酸水解502

（二） 碱水解502

（三） 酶水解503

二、 核酸的变性、复性及杂交504

三、 核酸的紫外吸收507

四、 核酸的变性、复性及杂文508

（一） 变性508

（二） 复性509

（三） 核酸的杂交510

提要511

习题511

主要参考书511

第15章 核酸的研究方法513

一、 核酸的分离、提纯和定量测定513

（一） DNA的分离513

（二） RNA的分离513

（三） 核酸含量的测定法514

二、 核酸的超速离心515

三、 核酸的凝胶电泳516

（一） 琼脂糖凝胶电泳516

（二） 聚丙烯酰胺凝胶电泳517

四、 核酸的核苷酸序列测定517

（一） DNA的酶法测序517

（二） DNA的化学法测序518

（三） RNA的测序519

五、 DNA聚合酶链反应（PCR）519

六、 DNA的化学合成520

提要521

习题522

主要参考书522

第16章 抗生素523

一、 抗生素的概况523

（一） 抗生素的定义523

（二） 拮抗作用与抗生素的发现523

（三） 抗生素的抗菌性能524

（四） 新抗生素的寻找524

二、 一些重要抗生素的化学和医疗特性525

（一） 青霉素525

（二） 链霉素527

（三） 氨基环醇类抗生素528

（四） 氯霉素529

（五） 四环素族抗生素530

（六） 红霉素531

（七） 多肽类抗生素531

（八） 创新霉素532

（九） 利福霉素类抗生素532

（十） 灰黄霉素533

（十一）制霉菌素534

三、 抗肿瘤抗生素的探索534

（一） 自力霉素535

（二） 放线菌素K535

（三） 争光霉素535

（四） 光辉霉素537

四、 抗生素在农业中的应用537

（一） 灭瘟素538

（二） 春雷霉素538

（三） 放线酮538

（四） 多氧菌素539

（五） 日光霉素540

（六） 四抗生素540

（七） 有效霉素540

（八） 奥弗麦菌素541

五、 抗生素的抗菌作用机制542

（一） 抑制核酸的合成542

（二） 抑制蛋白质的合成543

（三） 改变细胞膜的通透性544

（四） 干扰细胞壁的形成545

（五） 作用于能量代谢系统或作为抗代谢物546

六、 细菌对抗生素耐药性的生物化学机制546

（一） 耐药菌产生导致抗生素失效的酶547

（二） 耐药菌改变对抗生素敏感的部位547

（三） 耐药菌降低细胞透过抗生素的能力548

提要548

习题549

主要参考书549

第17章 激素550

一、 概述550

（一） 激素的分泌550

（二） 激素的化学本质553

二、 激素的全成与分泌554

（一） 多肽激素合成后储存于分泌囊中554

（二） 甲状腺激素和肾上腺激素是氨基酸衍生物555

（三） 固醇类激素源自胆固醇556

（四） 脂肪族激素——前列腺素556

三、 重要激素举例558

（一） 氨基酸衍生物激素558

（二） 重要多肽类激素558

（三） 重要固醇类激素565

（四） 脂肪族激素569

四、 激素的作用机制研究570

（一） 膜受体通过腺苷酸环化酶作用途径571

（二） 钙及股醇三磷酸作用途径574

（三） 受体的酷氨酸激酶途径577

（四） 固醇类激素受体调节基因转录速度580

五、 激素分泌的调节582

（一） 上级内分泌腺对下级内分泌腺的调节，神经系统与内分泌的关系582

（二） 负反馈作用583

（三） 酶的分步剪裁调控583

（四） 多元调控583

六、 植物激素583

（一） 植物生长素584

（二） 赤霉素584

（三） 细胞分裂素584

（四） 脱落酸585

（五） 乙烯585

七、 昆虫激素585

（一） 昆虫的内激素585

（二） 昆虫的外激素586

提要586

习题588

主要参考书588

第18章 生物膜的组成与结构589

一、 生物膜的组成和性质589

（一） 膜脂589

（二） 膜蛋白593

（三） 糖类595

二、 生物膜的分子结构595

（一） 生物膜中分子间作用力595

（二） 生物膜结构的几个主要特征596

（三） 生物膜分子结构的模型599

（四） 膜蛋白的三维结构600

提要604

习题604

主要参考书605

索引606