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第一章 蛋白质的结构与功能 1

第一节 蛋白质的分子组成 1

一、组成人体蛋白质的20种L-α-氨基酸 1

二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类 2

三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质 2

四、氨基酸通过肽键连接而形成蛋白质或活性肽 3

第二节 蛋白质的分子结构 4

一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 5

二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构 5

三、多肽链在二级结构基础上进一步折叠形成三级结构 8

四、含有二条以上多肽链的蛋白质具有四级结构 9

五、蛋白质的分类 9

第三节 蛋白质结构与功能的关系 10

一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 10

二、蛋白质的功能依赖特定空间结构 11

第四节 蛋白质的理化性质 11

一、蛋白质具有两性电离性质 11

二、蛋白质具有胶体性质 11

三、蛋白质空间结构破坏而引起变性 12

四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰 12

五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量 12

第五节 蛋白质的分离、纯化与结构分析 12

第二章 核酸的结构与功能 14

第一节 核酸的化学组成以及一级结构 14

一、核苷酸是构成核酸的基本组成单位 15

二、DNA是脱氧核糖核苷酸通过3′，5′-磷酸二酯键连接形成的大分子 17

三、核酸的一级结构是核苷酸的排列顺序 18

第二节 DNA的空间结构和功能 18

一、DNA的二级结构是双螺旋结构 18

二、DNA的高级结构是超螺旋结构 21

三、DNA是遗传信息的物质基础 23

第三节 RNA的结构与功能 23

一、RNA的多样化 23

二、mRNA 24

三、tRNA 26

四、rRNA 27

五、snmRNA 29

第四节 核酸的理化性质 29

一、核酸的一般理化性质 29

二、DNA的变性和复性 30

第五节 核酸酶 32

第三章 酶学 33

第一节 酶的分子结构与功能 33

一、酶的几种形式 33

二、酶的分子组成中常含有辅助因子 34

三、酶的活性中心是酶分子中执行其催化功能的部位 36

四、同工酶催化相同的化学反应 37

第二节 酶的工作原理 38

一、酶促反应特点 38

二、酶通过促进底物形成过渡态来提高反应速率 40

第三节 酶促反应动力学 42

一、底物浓度对酶促反应速率的影响呈矩形双曲线 43

二、底物足够时酶浓度对酶促反应速率的影响呈直线关系（图3-20） 45

三、温度对酶促反应速率的影响具有双重性 45

四、pH通过改变酶分子及底物分子的解离状态影响酶促反应速率 45

五、抑制剂可降低酶促反应速率 46

六、激活剂可提高酶促反应速率 49

第四节 酶的调节 49

一、酶活性的调节是对酶促反应速率的快速调节 49

二、酶含量的调节是对酶促反应速率的缓慢调节 51

第五节 酶的分类与命名 51

一、酶可根据其催化的反应类型予以分类 51

二、每一种酶均有其系统名称和推荐名称 52

第六节 酶与医学的关系 53

一、酶与疾病的发生、诊断及治疗密切相关 53

二、酶作为试剂用于临床检验和科学研究 53

第四章 聚糖的结构与功能 54

第一节 糖蛋白分子中聚糖及其合成过程 54

第二节 蛋白聚糖分子中的糖胺聚糖 57

一、糖胺聚糖是含己糖醛酸和己糖胺组成的重复二糖单位 57

二、核心蛋白含有与糖胺聚糖结合的结构域 58

三、蛋白聚糖生物合成时在多肽链上逐一加上糖基 59

四、蛋白聚糖是细胞间基质重要成分 59

第三节 糖脂由鞘糖脂、甘油糖脂和类固醇衍生糖脂组成 59

一、鞘糖脂是神经酰胺被糖基化的糖苷化合物 59

二、髓磷脂中含有甘油糖脂 60

第四节 聚糖结构中蕴含大量生物信息 61

第五章 维生素与无机盐 62

第一节 脂溶性维生素 62

第二节 水溶性维生素 63

第三节 微量元素 65

第四节 钙、磷及其代谢 67

第六章 糖代谢 69

第一节 糖的消化吸收与转运 70

一、糖消化后以单体形式吸收 70

二、细胞摄取葡萄糖需要转运蛋白 70

第二节 糖的无氧氧化 70

一、糖的无氧氧化分为糖酵解和乳酸生成两个阶段 70

二、糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节 71

三、糖无氧氧化的主要生理意义是机体不利用氧快速供能 72

四、其他单糖可转变成糖酵解的中间产物 72

第三节 糖的有氧氧化 73

一、糖的有氧氧化分为三个阶段 73

二、柠檬酸循环是以形成柠檬酸为起始物的循环反应系统 74

三、糖有氧氧化是糖分解生成ATP的主要方式 75

四、糖有氧氧化的调节 75

第四节 磷酸戊糖途径 77

一、磷酸戊糖途径分为两个反应阶段 77

二、磷酸戊糖途径主要受NADPH/NADP＋比值的调节 77

三、磷酸戊糖途径的生理意义是生成NADPH和磷酸戊糖 77

第五节 糖原的合成与分解 78

一、糖原合成是由葡萄糖连接成多聚体 78

二、糖原分解从非还原末端进行磷酸解 79

三、糖原的合成与分解受严格调控 79

四、糖原累积症是由先天性酶缺陷所致 80

第六节 糖异生 80

一、糖异生不完全是糖酵解的逆反应 81

二、糖异生的调控主要是对2个底物循环的调节 82

三、糖异生的主要生理意义是维持血糖恒定 82

四、骨骼肌中的乳酸在肝中糖异生形成乳酸循环 82

第七节 葡萄糖的其他代谢产物 83

一、糖醛酸途径生成葡萄糖醛酸 83

二、多元醇途径生成木糖醇、山梨醇等 83

三、2,3-二磷酸甘油酸旁路调节血红蛋白运氧 83

第八节 血糖及其调节 83

一、血糖的来源和去路相对平衡 83

二、血糖水平的平衡主要受激素调节 84

三、糖代谢障碍导致血糖水平异常 84

四、高糖刺激产生损伤细胞的生物学效应 84

第七章 脂质代谢 85

第一节 脂质的构成、功能及分析 85

一、脂质是种类繁多、结构复杂的一类大分子物质 85

二、脂质具有多种复杂的生物学功能 89

第二节 脂质的消化吸收 91

一、胆汁酸盐协助脂质消化酶消化脂质 91

二、吸收的脂质经再合成进入血液循环 92

第三节 甘油三酯代谢 93

一、不同来源脂肪酸在不同器官以不完全相同的途径合成甘油三酯 93

二、内源性脂肪酸的合成需先合成软脂酸再加工延长 94

三、甘油三酯氧化分解产生大量ATP供机体需要 96

第四节 磷脂代谢 100

一、磷脂酸是甘油磷脂合成的重要中间产物 100

二、甘油磷脂由磷脂酶催化降解 103

三、鞘氨醇是神经髓鞘磷脂合成的重要中间产物 104

四、磷脂和神经鞘脂与多发性硬化症和脂质沉积有关 104

第五节 胆固醇代谢 105

一、体内胆固醇来自食物和内源性合成 105

二、转化为胆汁酸是胆固醇的主要去路 106

第六节 血浆脂蛋白代谢 106

一、血脂是血浆所有脂质的统称 106

二、血浆脂蛋白是血脂的运输及代谢形式 107

三、不同来源脂蛋白具有不同功能和不同代谢途径 110

四、血浆脂蛋白代谢紊乱导致脂蛋白异常血症 113

第八章 生物氧化 116

第一节 氧化呼吸链是由具有电子传递功能的复合体组成 116

一、氧化呼吸链由4种具有传递电子能力的复合体组成 116

二、NADH和FADH2是氧化呼吸链的电子供体 117

第二节 氧化磷酸化将氧化呼吸链释能与ADP磷酸化偶联生成ATP 119

一、氧化磷酸化偶联部位在复合体Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ内 119

二、氧化磷酸化偶联机制是产生跨线粒体内膜的质子梯度 119

三、质子顺浓度梯度回流释放能量用于合成ATP 120

四、ATP在能量代谢中起核心作用 121

第三节 氧化磷酸化的影响因素 122

一、体内能量状态可调节氧化磷酸化速率 122

二、抑制剂可阻断氧化磷酸化过程 122

三、甲状腺激素可促进氧化磷酸化和产热 123

四、线粒体DNA突变可影响氧化磷酸化功能 123

五、线粒体的内膜选择性协调转运氧化磷酸化相关代谢物 123

第四节 其他氧化与抗氧化体系 125

第九章 氨基酸代谢 127

第一节 蛋白质的生理功能和营养价值 127

一、体内蛋白质具有多方面的重要功能 127

二、体内蛋白质的代谢状况可用氮平衡描述 127

三、营养必需氨基酸决定蛋白质的营养价值 127

第二节 蛋白质的消化、吸收与腐败 128

一、外源性蛋白质消化成寡肽和氨基酸后被吸收 128

二、未消化吸收蛋白质在大肠下段发生腐败作用 129

第三节 氨基酸的一般代谢 129

一、体内蛋白质分解生成氨基酸 129

二、外源性氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库 130

三、氨基酸分解先脱去氨基 131

四、氨基酸碳链骨架可进行转换或分解 133

第四节 氨的代谢 133

一、血氨有三个重要来源 133

二、氨在血液中以丙氨酸和谷氨酰胺的形式转运 133

三、氨在肝合成尿素是氨的主要代谢去路 134

第五节 个别氨基酸的代谢 135

一、氨基酸的脱羧基作用产生特殊的胺类化合物 135

二、某些氨基酸在分解代谢中产生一碳单位 135

三、含硫氨基酸的代谢是相互联系的 137

四、芳香族氨基酸代谢可产生神经递质 138

五、支链氨基酸的分解有相似的代谢过程 139

第十章 核苷酸代谢 140

第一节 嘌呤核苷酸的合成与分解代谢 140

一、嘌呤核苷酸的合成存在从头合成和补救合成两种途径 141

二、嘌呤核苷酸的分解代谢终产物是尿酸 145

第二节 嘧啶核苷酸的合成与分解代谢 147

一、嘧啶核苷酸的合成同样有从头合成和补救合成两种途径 147

二、嘧啶核苷酸的分解代谢 149

第十一章 非营养物质代谢 151

第一节 生物转化作用 151

一、体内非营养物质有内源性与外源性两类 151

二、肝的生物转化作用包括两相反应 152

三、肝生物转化作用的特点 152

四、影响肝生物转化作用的因素 152

第二节 胆汁与胆汁酸的代谢 153

一、胆汁的主要固体成分是胆汁酸盐 153

二、胆汁酸有游离型、结合型及初级、次级之分 153

三、胆汁酸的生理功能 154

四、胆汁酸的代谢及胆汁酸的肠肝循环 155

第三节 血红素的生物合成 156

一、血红素的生物合成过程 156

二、血红素生物合成的调节 157

第四节 胆色素的代谢与黄疸 158

一、胆红素是铁卟啉类化合物的降解产物 158

二、血液中的胆红素主要与清蛋白结合而运输 159

三、胆红素在肝细胞中转变为结合胆红素并泌入胆小管 159

四、胆红素在肠道内转化为胆素原和胆素 160

五、血液胆红素含量增高可出现黄疸 161

第十二章 物质代谢的整合与调节 162

第一节 物质代谢的特点 162

第二节 物质代谢的相互联系 163

第三节 肝在物质代谢中的作用 164

第四节 肝外重要组织器官的物质代谢特点及联系 166

第五节 物质代谢调节的主要方式 166

第十三章 真核基因与基因组 174

第一节 真核基因的结构与功能 174

一、真核基因的基本结构 174

二、基因编码区编码多肽链和特定的RNA分子 175

三、调控序列参与真核基因表达调控 175

第二节 真核基因组的结构与功能 177

一、真核基因组具有独特的结构 177

二、真核基因组中存在大量重复序列 177

三、人基因组的大小和分布特征 178

第十四章 DNA的生物合成 179

第一节 DNA复制的基本特征 179

一、DNA以半保留方式进行复制 179

二、DNA复制从起始点向两个方向延伸 180

三、DNA复制反应呈半不连续特征 180

第二节 DNA复制的酶学和拓扑学变化 181

一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合 181

二、DNA聚合酶的碱基选择和校对功能实现复制的保真性 182

三、复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化 183

四、DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口 184

第三节 原核生物DNA复制过程 185

一、复制的起始 185

二、DNA链的延长 186

三、复制的终止 187

第四节 真核生物DNA生物合成过程 187

一、真核生物复制的起始与原核基本相似 187

二、真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α／δ转换 187

三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体 188

四、端粒酶参与解决染色体末端复制问题 188

五、真核生物染色体DNA在每个细胞周期中只能复制一次 189

第五节 反转录和其他复制方式 190

一、反转录病毒的基因组是RNA，其复制方式是反转录 190

二、反转录的发现发展了中心法则 190

三、真核生物线粒体DNA按D环方式复制 190

第十五章 DNA损伤与修复 192

第一节 DNA损伤 192

一、多种因素通过不同机制导致DNA损伤 192

二、DNA损伤有多种类型 193

第二节 DNA损伤的修复 195

一、有些DNA损伤可以直接修复 195

二、切除修复是最普遍的DNA损伤修复方式 196

三、DNA严重损伤时需要重组修复 198

四、某些修复发生在跨越损伤DNA的复制事件之后 200

第三节 DNA损伤和修复的意义 201

一、DNA损伤具有双重效应 201

二、DNA损伤修复障碍与肿瘤等多种疾病相关 201

第十六章 RNA的生物合成 202

第一节 原核生物转录的模板和酶 203

一、原核生物转录的模板 203

二、RNA聚合酶催化RNA合成 203

三、模板与酶的辨认结合 204

第二节 原核生物的转录过程 205

一、转录起始需要RNA聚合酶全酶 205

二、原核生物的转录延长与蛋白质的翻译也同时进行 207

三、原核生物转录终止分为依赖于p因子与非依赖于p因子两大类 207

第三节 真核生物RNA的生物合成 208

一、真核生物有三种DNA依赖的RNA聚合酶 208

二、转录起始需要启动子、RNA聚合酶和转录因子的参与 209

三、真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象 212

四、真核生物的转录终止和加尾修饰同时进行 212

第四节 真核生物RNA的加工和降解 213

一、真核生物mRNA的加工包括首、尾修饰和剪接 213

二、真核rRNA前体经过剪接形成不同类别的rRNA 217

三、真核生物前体tRNA的加工包括把核苷酸的碱基修饰 218

四、RNA催化一些内含子的自剪接 219

五、RNA在细胞内的降解有多种途径 220

第十七章 蛋白质的生物合成 221

第一节 蛋白质生物合成体系 221

一、mRNA是蛋白质生物合成的信息模板 221

二、tRNA是氨基酸运载工具及肽链生物合成的适配器 223

三、核糖体是肽链“装配厂” 223

四、肽链生物合成需要酶类和蛋白质因子 224

第二节 氨基酸与tRNA的连接 224

一、氨基酰-tRNA合成酶识别特定氨基酸和tRNA 225

二、肽链合成的起始需要特殊的起始氨基酰-tRNA 225

第三节 肽链的生物合成过程 226

一、翻译起始复合物的装配启动肽链合成 226

二、在核糖体上重复进行的三步反应延长肽链 228

三、终止密码子和释放因子导致肽链合成停止 231

第四节 肽链生物合成后的加工和靶向输送 232

一、肽链折叠为功能构象需要分子伴侣 232

二、肽链的肽键水解生成活性蛋白质或功能肽 234

三、肽链中氨基酸残基的化学修饰增加蛋白质功能多样性 234

四、亚基聚合形成功能性蛋白质复合物 235

五、蛋白质合成后被靶向输送至细胞特定部位 235

第五节 蛋白质生物合成的干扰与抑制 238

一、许多抗生素通过抑制肽链生物合成发挥作用 238

二、某些毒素抑制真核生物蛋白质合成 238

三、干扰素经抑制肽链生物合成而呈现抗病毒作用 239

第十八章 基因表达调控 240

第一节 基因表达与基因表达调控的基本概念与特点 240

一、基因表达是基因转录和翻译的过程 240

二、基因表达具有特异性 240

三、基因表达的方式存在多样性 241

四、基因表达受顺式作用元件和反式作用因子共同调节 241

五、基因表达调控呈现多层次和复杂性 241

第二节 原核基因表达调控 241

一、操纵子是原核基因转录调控的基本单位 241

二、乳糖操纵子（Lac operon）是典型的诱导型调控 243

三、原核基因表达在转录终止阶段有不同的调控机制 244

四、原核基因表达在翻译水平的多个环节受到精细调控 244

第三节 真核基因表达调控 246

一、真核细胞基因表达特点 246

二、染色质结构与真核基因表达密切相关 247

三、基因组中的顺式作用元件是转录起始的关键调节部位 248

四、转录因子是转录调控的关键分子 249

五、转录起始复合物的动态构成是转录调控的主要方式 252

六、转录后调控主要影响真核mRNA的结构与功能 252

七、真核基因表达在翻译及翻译后水平的调控 253

第十九章 细胞信号转导的分子机制 255

第一节 细胞信号转导概述 255

一、细胞外化学信号有可溶型和膜结合型两种形式 255

二、细胞经由特异性受体接收细胞外信号 256

三、细胞内信号转导具有多条信号通路并形成网络调控 256

第二节 细胞内信号转导分子 257

一、第二信使结合并激活下游信号转导分子 257

二、蛋白质作为细胞内信号转导分子 259

第三节 细胞受体介导的细胞内信号转导 263

一、细胞内受体通过分子迁移传送信号 263

二、离子通道受体将化学信号转变为电信号 264

三、G蛋白偶联受体通过G蛋白和小分子信使介导信号转导 265

四、酶偶联受体主要通过蛋白质修饰或相互作用传递信号 266

第四节 信号转导的基本规律和复杂性 270

第五节 细胞信号转导异常与疾病 270

一、信号转导分子的结构改变是许多疾病发生发展的基础 270

二、细胞信号转导分子是重要的药物作用靶位 272

第二十章 常用分子生物学技术的原理及其应用 273

一、分子杂交与印迹技术 273

二、PCR技术的原理与应用 274

三、基因文库 275

四、生物芯片技术 275

五、生物大分子相互作用研究技术 276

笫二十一章 基因重组与基因工程 278

第一节 自然界的基因重组和基因转移 278

一、同源重组 278

二、位点特异性重组 279

三、转座重组 280

第二节 重组DNA技术 281

一、重组DNA技术相关概念 281

二、DNA克隆操作步骤 284

第二十二章 基因结构与功能分析技术 290

第一节 基因结构分析技术 290

一、基因一级结构解析技术 290

二、基因转录起点分析技术 292

三、基因启动子结构分析技术 292

四、基因编码序列分析技术 294

第二节 基因表达产物分析技术 295

一、通过检测RNA而在转录水平分析基因表达 295

二、通过检测蛋白质／多肽而在翻译水平分析基因表达 296

第三节 基因的生物学功能鉴定技术 297

一、用功能获得策略鉴定基因功能 297

二、用功能失活策略鉴定基因功能 297

第二十三章 癌基因、肿瘤抑制基因与生长因子 299

第一节 癌基因 299

第二节 肿瘤抑制基因 301

第三节 生长因子 304

第二十四章 疾病相关基因的鉴定与基因功能研究 306

第一节 鉴定疾病相关基因的原则 306

第二节 疾病相关基因克隆的策略和方法 307

一、不依赖染色体定位的疾病相关基因克隆策略 307

二、定位克隆是鉴定疾病相关基因的经典方法 308

三、确定常见病的基因需要全基因组关联分析和全外显子测序 309

四、生物信息数据库贮藏丰富的疾病相关基因信息 309

第三节 疾病相关基因的功能研究 309

第二十五章 基因诊断和基因治疗 310

一、基因诊断 310

二、基因治疗 312

第二十六章 组学与医学 315

一、基因组学 315

二、转录组学 316

三、蛋白质组学 317

四、代谢组学 317

五、其他组学 317

六、组学在医学上的应用 317