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第1章 分子和细胞1

1.1 引言1

1.2 分子和细胞1

(一)亚细胞结构1

(二)超细胞结构4

1.3 细胞过程需要 ATP 提供的能量4

1.4 分子间的力4

(一)静电的相互作用4

(二)氢键5

(三)位阻5

(四)范德华力5

(五)疏水的相互作用5

1.5 小结5

参考资料6

复习题6

参考答案6

第2章 核酸7

2.1 引言7

2.2 结构7

(一)DNA 和 RNA 的化学(一级)结构7

(二)核酸的二级结构9

(三)核酸的三级结构12

2.3 域和超螺旋13

2.4 DNA 变性15

(一)复性15

(二)杂交17

2.5 核酸的序列测定19

2.6 用 Sanger 法测定 DNA 的序列20

2.7 小结22

参考资料22

复习题22

参考答案23

第3章 蛋白质24

3.1 引言24

3.2 氨基酸24

(一)静电特性25

(二)疏水性26

(三)化学反应性27

3.3 多肽27

3.4 蛋白质结构29

(一)二级结构29

(二)功能基元和功能域33

(三)结构域34

(四)三级结构34

(五)四级结构35

3.5 翻译后的修饰35

3.6 蛋白质的纯化35

(一)柱层析36

(二)蛋白质的凝胶电泳37

附录38

附录3.1 pK 和 pI 的定义38

附录3.2 与决定蛋白质结构有关的力38

附录3.3 Henderson-Hasselbach 方程应用举例39

附录3.4 氨基酸的三字母符号和单字母符号40

3.7 小结40

参考资料40

复习题41

参考答案41

第4章 膜42

4.1 引言42

4.2 脂类、磷脂和膜结构42

4.3 膜中的蛋白质45

4.4 膜转运蛋白47

4.5 与膜结合的受体和其他胞内的信号分子47

4.6 小结50

参考资料50

复习题50

参考答案51

第5章 核蛋白复合体52

5.1 引言52

5.2 染色体52

(一)染色质54

(二)染色体蛋白质54

(三)核小体55

(四)染色质的高级结构55

(五)有活性的染色质的结构56

(六)序列专一的 DNA-结合蛋白57

5.3 核糖核蛋白复合体58

(一)细胞核的核糖核蛋白复合体59

(二)核糖体59

(三)信号识别颗粒59

5.4 小结60

参考资料61

复习题61

参考答案61

第6章 以血红蛋白说明蛋白质的行为62

6.1 引言62

6.2 血红蛋白62

(一)血红素62

(二)珠蛋白的结构62

(三)结合氧的机制63

(四)血红蛋白的四级结构64

(五)二磷酸甘油酯(BPG)64

6.3 氧的转运65

(一)肌红蛋白中氧的贮存66

(二)由血红蛋白转运氧67

(三)从肺到肌肉线粒体的氧的转运67

(四)Hill 系数68

(五)别构效应69

(六)2，3-二磷酸甘油酯69

(七)Bohr 效应70

6.4 成年人的正常血红蛋白71

(一)发育中的血红蛋白72

(二)胎儿的血红蛋白(HbF)72

6.5 血红蛋白疾病73

(一)α-地中海贫血74

(二)β-地中海贫血74

(三)血红蛋白病74

6.6 小结76

参考资料77

复习题77

参考答案78

第7章 酶引论79

7.1 引言79

7.2 酶催化的反应的特点80

(一)活性部位81

(二)机制81

7.3 酶动力学83

(一)Michaelis-Menten 方程的不同形式85

(二)Michaelis-Menten 方程的理论基础86

(三)vmax 和 Κм 的含义86

(四)酶不能改变平衡87

(五)双底物反应87

(六)Michaelis-Menten 方程的用途88

7.4 同功酶和诊断88

(一)心肌梗塞的诊断89

(二)同功酶89

(三)乳酸脱氢酶的同功酶90

(四)肌酸激酶的同功酶90

(五)临床实验室中酶的检测90

7.5 酶的命名90

7.6 酶的辅因子和辅酶：维生素和微量元素91

7.7 小结93

参考资料94

复习题94

参考答案94

第8章 酶活性的非共价调节95

8.1 引言95

8.2 酶的调节95

8.3 酶的可逆抑制97

(一)竞争性抑制97

(二)反竞争性抑制98

(三)非竞争性抑制98

8.4 酶抑制剂应用举例100

(一)毒物受害者的治疗100

(二)乙酰胆碱酯酶的抑制剂101

8.5 代谢途径102

(一)癌症化疗中 TTP 合成的抑制——代谢途径的一例102

(二)别构酶104

8.6 小结107

参考资料107

复习题107

参考答案108

第9章 酶活性的共价调节109

9.1 引言109

9.2 消化作用中的酶原109

9.3 血液凝固中的酶原111

(一)血小板111

(二)凝固途径111

(三)内在途径111

(四)外在途径113

(五)共同途径113

(六)因子 X113

(七)凝血酶原和凝血酶113

(八)纤溶酶原和纤溶酶116

9.4 酶的可逆的共价修饰117

(一)共价修饰的放大117

9.5 小结118

参考资料118

复习题119

参考答案119

第10章 细胞骨架和胞外基质中的蛋白质120

10.1 引言120

10.2 细胞骨架120

(一)微管120

(二)微管相关蛋白121

(三)肌动蛋白丝122

(四)中间丝124

10.3 肌肉125

10.4 细胞与细胞的接触和胞外基质126

(一)细胞连接126

(二)胞外基质中的蛋白质127

(三)糖胺聚糖和蛋白聚糖130

10.5 小结130

参考资料130

复习题131

参考答案131

第11章 糖酵解、柠檬酸循环和电子传递系统132

11.1 引言132

11.2 热力学132

11.3 代谢控制概论132

11.4 糖酵解134

11.5 糖酵解的控制134

(一)转运134

(二)己糖激酶135

(三)葡萄糖激酶136

(四)磷酸果糖激酶136

(五)丙酮酸激酶138

11.6 糖醇解的细节138

11.7 柠檬酸循环141

(一)丙酮酸脱氢酶141

(二)柠檬酸合酶143

(三)异柠檬酸脱氢酶143

(四)柠檬酸循环的细节144

11.8 电子传递系统和氧化磷酸化作用147

11.9 苹果酸和 α-甘油磷酸穿梭150

11.10 小结151

参考资料152

复习题152

参考答案154

第12章 糖原代谢、戊糖磷酸途径和其他糖类的代谢156

12.1 引言156

12.2 糖原代谢156

(一)糖原的生物合成156

(二)降解157

(三)糖原贮存方面的疾病158

(四)糖原合成的控制158

(五)糖原降解的控制160

12.3 戊糖磷酸途径163

12.4 其他己糖164

(一)半乳糖代谢164

(二)果糖165

12.5 小结166

参考资料167

复习题168

参考答案169

第13章 葡糖异生作用170

13.1 引言170

13.2 葡糖异生的途径170

13.3 甘油和氨基酸172

13.4 由乙酰 CoA 不能异生葡萄糖172

13.5 葡糖异生的控制172

13.6 丙酮酸羧化酶173

13.7 PEP 羧激酶174

13.8 丙酮酸激酶174

13.9 果糖-1，6-二磷酸酶(FBP 酶)176

13.10 葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-P 酶)177

13.11 小结177

参考资料178

复习题178

参考答案179

第14章 脂肪酸代谢：分解代谢180

14.1 引言180

14.2 脂质的贮存和周转180

(一)三酰甘油的水解180

(二)激活和β-氧化181

(三)酮体183

(四)奇数链脂肪酸186

14.3 小结187

参考资料187

复习题188

参考答案188

第15章 脂质代谢：合成和转运189

15.1 引言189

15.2 由乙酰 CoA 合成脂肪酸189

(一)将乙酰单位从线粒体移到细胞溶胶中189

(二)脂肪酸合成的控制190

(三)乙酰 CoA 羧化酶192

(四)氧化作用与合成作用193

(五)脂肪酸的去饱和与延伸194

15.3 磷脂类和三酰甘油类(甘油三酯类)的合成194

(一)磷脂酰胆碱194

(二)脂蛋白和脂质的转运195

15.4 胆固醇197

15.5 乙醇199

15.6 小结199

参考资料200

复习题200

参考答案201

第16章 激素202

16.1 引言202

16.2 激素的相互作用202

(一)信号的转导202

(二)cAMP203

(三)肌醇三磷酸和二酰甘油205

16.3 胰高血糖素207

16.4 肾上腺素211

16.5 胰岛素214

16.6 小结216

参考资料217

复习题218

参考答案218

第17章 氨基酸代谢：脲、谷氨酸、谷酰胺和天冬氨酸220

17.1 引言220

17.2 氮素的排泄220

17.3 氨的产生221

17.4 转氨作用221

17.5 脲循环223

(一)脲循环的控制223

(二)脲循环的代谢病224

17.6 精氨酸225

17.7 谷氨酸226

17.8 鸟氨酸227

17.9 谷酰胺227

17.10 天冬氨酸228

17.11 小结228

参考资料229

复习题229

参考答案230

第18章 其他脂肪族氨基酸的代谢231

18.1 引言231

18.2 丙氨酸231

18.3 丝氨酸和苏氨酸232

(一)丝氨酸232

(二)苏氨酸234

18.4 半胱氨酸234

18.5 胱氨酸235

18.6 支链氨基酸235

(一)降解235

(二)支链酮酸脱氢酶的控制236

(三)异亮氨酸236

(四)槭糖浆尿毒症236

18.7 赖氨酸237

18.8 含硫氨基酸238

(一)甲硫氨酸的分解代谢239

(二)胱硫醚尿240

(三)高半胱氨酸的再度甲基化240

18.9 脂肪转运因素240

18.10 甘氨酸：利用甘氨酸形成共轭产物或其他产物242

18.11 肌酸：肌酸的合成和肌酸酐排泄的控制242

18.12 小结244

参考资料245

复习题245

参考答案246

第19章 芳香族氨基酸的代谢和蛋白质的经济利用247

19.1 引言247

19.2 组氨酸247

19.3 苯丙氨酸和酪氨酸248

(一)苯丙氨酸转变为酪氨酸248

(二)苯丙酮尿248

19.4 酪氨酸的分解代谢249

(一)酪氨酸的其他产物250

(二)儿茶酚胺的形成250

(三)帕金森(Parkinson 氏)病251

19.5 色氨酸252

(一)5-羟基色氨酸及其衍生物253

(二)单胺氧化酶254

(三)褪黑素254

19.6 总论：蛋白质的经济利用254

19.7 小结255

参考资料256

复习题256

参考答案257

第20章 嘌呤、嘧啶和血红素的代谢258

20.1 引言258

20.2 嘌呤258

(一)IMP 的形成258

(二)腺嘌呤和鸟嘌呤核苷酸的形成260

(三)嘌呤合成的控制261

(四)嘌呤的降解262

(五)痛风264

20.3 嘧啶264

(一)嘧啶的合成264

(二)嘧啶合成的控制265

(三)嘧啶的降解266

(四)胸嘧啶的形成267

(五)抗代谢物267

20.4 血红素268

(一)血红素合成的控制270

(二)血红蛋白的维持271

(三)卟啉的非正常合成和血卟啉病271

(四)血红素的降解272

(五)黄疸273

20.5 小结273

参考资料274

复习题275

参考答案275

第21章 基因组的组织276

21.1 引言276

21.2 基因组的大小277

(一)原核生物的基因组277

(二)人类的基因组277

(三)C-值悖理278

21.3 细胞器中的基因组278

21.4 真核生物的染色体279

(一)染色体的组织279

(二)端粒279

(三)着丝粒280

21.5 真核基因的组织280

21.6 DNA 中的重复序列281

(一)二核苷酸和三核苷酸的重复281

(二)短的和长的散布元件282

21.7 基因组作图282

(一)限制性片段长度多态性(RFLP)282

(二)人类基因组计划284

(三)人 Y 染色体的物理作图285

附录21.1 利用专一的修饰 DNA 的酶，以操作 DNA286

21.8 小结287

参考资料288

复习题289

参考答案290

第22章 DNA 复制291

22.1 引言291

22.2 DNA 复制概要291

(一)DNA 复制是半保留的291

(二)DNA 复制是双向进行的292

(三)复制叉有前导链和后随链293

22.3 DNA 聚合酶294

(一)DNA 复制的酶学294

(二)DNA 聚合酶有校正活性296

(三)细菌和哺乳动物 DNA 聚合酶的相似性297

22.4 复制叉的移动需要一种多蛋白的复合体298

(一)复制叉上的各类蛋白质299

(二)多蛋白复合体称为复制体300

22.5 DNA 复制的起点300

(一)大肠杆菌中的复制起始点301

(二)真核生物中的复制起始点302

(三)酵母中自动复制的序列302

22.6 DNA 复制酶有许多用途303

(一)DNA 的放射性标记303

(二)互补 DNA(cDNA)的合成303

(三)DNA 测序304

(四)选择性的 DNA 扩增304

附录22.1 利用 Taq DNA 聚合酶的聚合酶链反应(PCR)及其应用304

22.7 小结305

参考资料305

复习题306

参考答案307

第23章 DNA 的修复和重组308

23.1 引言308

23.2 突变是 DNA 破坏的结果308

(一)脱嘌呤作用、脱氨作用和胸腺嘧啶二聚体308

(二)自然选择需要基底水平的 DNA 破坏308

23.3 DNA 修复的机制310

(一)核苷酸切除修复310

(二)错配修复311

(三)碱基切除修复312

(四)直接修复313

23.4 DNA 重组的两种机制313

23.5 交换频率和基因图313

23.6 同源重组的分子机制313

(一)第1步：链的侵入和分支的移动314

(二)第2步：异构化作用和 Holliday 连接体的分解315

23.7 免疫球蛋白基因的位点专一重组315

(一)免疫球蛋白基因由可变的和恒定的基因片段组成316

(二)V-D-J 的重组产生抗体的多样性317

23.8 由同源重组实现基因寻靶318

附录23.1 利用同源重组作为基因寻靶的方法318

23.9 小结320

参考资料321

复习题322

参考答案323

第24章 RNA 合成324

24.1 引言324

24.2 基因转录需要依赖于 DNA 的 RNA 聚合酶324

(一)大肠杆菌的聚合酶全酶是多亚基的蛋白质324

(二)真核生物有三种不同的 RNA 聚合酶全酶325

24.3 RNA 合成的三阶段：起始、延伸和终止326

(一)大肠杆菌中转录的起始326

(二)转录的延伸阶段327

(三)转录的终止机制327

24.4 某些抗生素是 RNA 合成的抑制剂328

(一)放线菌素 D328

(二)利福霉素328

24.5 真核生物的转录起始需要大的多亚基复合体329

(一)RNA pol Ⅱ起始复合体中的蛋白质组分329

(二)RNA pol Ⅱ中有磷酸化的羧基末端重复域329

24.6 可将真核生物基因的启动子分为几类330

24.7 TATA 结合蛋白(TBP)是通用的真核转录因子331

附录334

附录24.1 定点诱变334

附录24.2 序列专一的蛋白质-DNA 相互作用的分析335

24.8 小结336

参考资料336

复习题338

参考答案338

第25章 RNA 加工339

25.1 引言339

25.2 RNA 剪接机制大多需要 RNA 催化的两步反应340

(一)第Ⅰ类内含子的自剪接由外面的鸟核苷介导341

(二)第Ⅱ类内含子的自剪接由内部的腺苷酸残基催化341

(三)hnRNA 的剪接需要 snRNP 剪接体复合体342

25.3 核酶是位点专一的内切核糖核酸酶344

25.4 rRNA 和 tRNA 前体转录物的加工345

(一)rRNA 加工345

(二)tRNA 加工346

25.5 加工过的 mRNA 有一5＇-甲基鸟苷的帽和一3＇-聚腺苷酸的尾347

25.6 mRNA 加工可由剪接反应和聚腺苷酸化作用调节348

25.7 RNA 降解的机制和5＇和3＇外切核酸酶有关349

附录25.1 利用重组 DNA 技术鉴定 mRNA 转录物351

(一)互补 DNA(cDNA)的分离351

(二)用 Northern 印迹法分析 mRNA352

25.8 小结352

参考资料353

复习题354

参考答案355

第26章 蛋白质合成356

26.1 引言356

26.2 蛋白质合成概要356

26.3 遗传密码以三联体为基础358

26.4 密码子-反密码子配对中的摆动位置360

26.5 根据 cDNA 序列预测可读框360

26.6 分子生物学中心法则的例外361

26.7 tRNA 是蛋白质合成中的分子连接物362

26.8 专一的氨酰-tRNA 合成酶将氨基酸连接到 tRNA 上363

26.9 多肽合成的三个阶段364

(一)起始364

(二)延伸367

(三)终止368

26.10 蛋白质合成的翻译控制369

26.11 蛋白质合成的抑制剂370

26.12 小结371

参考资料372

复习题373

参考答案374

第27章 蛋白质到位和周转375

27.1 引言375

27.2 信号肽序列指导蛋白质到位375

27.3 通过细胞质的蛋白质到位377

(一)膜的胞质面377

(二)线粒体377

(三)细胞核377

(四)过氧化酶体377

27.4 通过膜区室的蛋白质到位378

(一)高尔基体379

(二)溶酶体380

(三)分泌小泡380

(四)质膜380

27.5 蛋白质周转380

(一)大肠杆菌中的蛋白质降解381

(二)依赖于遍在蛋白质的蛋白质降解途径381

(三)蛋白体是细胞中处理垃圾的场所382

(四)PEST 序列383

27.6 小结383

参考资料384

复习题385

参考答案385

第28章 原核生物基因调节的机制386

28.1 引言386

28.2 转录因子可能起转录激活剂或阻抑物的作用386

28.3 大肠杆菌中 lac 操纵子的转录控制389

(一)IPTG 通过使阻抑物失活而使 lac 操纵子去阻抑391

(二)分解代谢基因-激活蛋白(CAP)对 lac 操纵子起正调节作用392

28.4 AraC 既是阿拉伯糖操纵子的阻抑物，又是激活剂394

28.5 细胞中色氨酸的浓度对 trp 操纵子的双重控制396

(一)Trp 阻抑物结合 DNA 的活性由色氨酸控制397

(二)trp 多顺反子 mRNA 转录延伸的弱化控制397

28.6 小结398

参考资料398

复习题399

参考答案400

第29章 真核生物基因调节的机制401

29.1 引言401

29.2 真核生物基因表达的调节需要许多种蛋白质401

29.3 多数真核生物的转录调节物中有独立的功能域403

29.4 由依赖于配体的类固醇/核受体控制转录404

(一)类固醇受体以同二聚体的形式起作用405

(二)核受体以异二聚体的形式与 DNA 结合407

29.5 磷酸化作用的级联将调节信号传递给细胞核408

(一)依赖于 cAMP 的激酶 A 诱导 CREB 激活剂的功能409

(二)干扰素激活 STAT 在核中的定位和 Jak 酪氨酸激酶410

29.6 染色质结构是基因表达的重要调节者411

29.7 CpG 二核苷酸的甲基化对转录有抑制作用412

附录29.1 可用瞬时共转染试法研究体内的转录412

29.8 小结413

参考资料414

复习题415

参考答案416

第30章 动物病毒的分子生物学417

30.1 引言417

30.2 利用无限增殖化的细胞系研究动物病毒417

30.3 病毒利用细胞膜的特性出入宿主细胞418

30.4 四大类动物病毒420

30.5 RNA-RNA 病毒：脊髓灰质炎病毒420

(一)脊髓灰质炎 RNA 被翻译成一条多肽420

(二)脊髓灰质炎病毒基因组的复制422

30.6 DNA-DNA 病毒：SV40病毒和腺病毒422

(一)SV40病毒曾用于 DNA 复制和细胞转化的研究423

(二)腺病毒利用复杂的转录和 RNA 剪接策略424

30.7 DNA-RNA 病毒：乙型肝炎病毒425

30.8 RNA-DNA 病毒：反转录病毒427

30.9 人类基因疗法中病毒表达载体的使用429

30.10 小结430

参考资料431

复习题432

参考答案433

第31章 癌基因和人的癌症434

31.1 引言434

31.2 DNA 的破坏是癌发生的先决条件的早期证据434

31.3 在恶性阶段之前失控的细胞生长有几个阶段435

31.4 癌的发生：好的基因变坏了437

(一)复合反转录病毒中有癌基因438

(二)人的某些癌细胞中有显性癌基因439

(三)可在染色体的断裂点上找到癌基因439

(四)癌抑制基因中的隐性突变也是生癌的441

31.5 癌基因产物改变多个控制生长的步骤443

31.6 癌基因 ras 和 p53的突变极为常见443

(一)Ras 将生长因子的信号传递与细胞内的一连串磷酸化作用联系起来444

(二)p53的正常功能是当 DNA 被破坏时抑制细胞周期446

31.7 小结448

参考资料449

复习题450

参考答案451

附录Ⅰ 孟德尔遗传学452

附录Ⅱ 词汇简释453

附录Ⅲ 汉英名词对照表462

附录Ⅳ 英汉名词对照表475