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第一章 绪论 001
第一节 概述 002
一、生物化学的含义 002
二、生物化学的研究内容 002
三、生物化学的基本规律 002
第二节 生物化学与生物工程的关系 003
一、生物化学是分子水平的生物学 003
二、生物化学是现代生物学科的基础和前沿 004
三、生物化学是生物工程的基础 004
四、生物化学的课程性质 004
第三节 生物化学与工农医 007
一、生物化学与工业 007
二、生物化学与医学 007
三、生物化学与农业 007
第四节 生物化学发展趋势 008
一、大分子结构与功能的关系 008
二、机体自身调控的分子机理 008
三、生化技术的创新与发明 009
四、生物化学与现代新生物技术 009
课后习题 009
第二章 糖类化学 011
第一节 概述 012
一、糖类的基本情况 012
二、糖类的生物学功能 013
第二节 单糖的结构和性质 014
一、单糖的结构和立体化学 014
二、单糖衍生物 018
三、单糖的化学性质 020
第三节 寡糖的结构和性质 024
一、寡糖的结构 024
二、寡糖的性质 027
三、环糊精 027
第四节 多糖的结构和性质 028
一、同多糖 028
二、杂多糖 031
三、复合糖类 034
第五节 糖类的应用与工业生产 035
一、糖类的应用 035
二、糖类的工业生产 035
课后习题 036
第三章 脂质化学 039
第一节 概述 040
一、脂质的概念 040
二、脂质的分类 040
三、脂质的生理功能 040
第二节 油脂的结构和性质 042
一、油脂的结构 042
二、油脂的性质 043
第三节 磷脂和固醇类 046
一、磷脂 046
二、萜类 048
三、固醇类 048
第四节 脂质的应用与工业生产 050
一、脂肪酸的应用与生产 050
二、功能性油脂 051
三、单细胞油脂 052
四、磷脂的应用 052
第五节 生物膜 053
课后习题 053
第四章 蛋白质化学 055
第一节 概述 056
一、蛋白质的概念 056
二、蛋白质的分类 056
三、蛋白质的生物学功能 057
第二节 蛋白质的基本单位——氨基酸 058
一、蛋白质的水解——产生氨基酸的基本手段 058
二、氨基酸的结构特征 059
三、氨基酸的分类 062
四、氨基酸的性质 063
五、氨基酸的应用与工业生产 069
第三节 肽 070
一、肽的概念 070
二、生物活性肽 071
三、多肽 073
第四节 蛋白质的分子结构 074
一、蛋白质的共价结构 074
二、蛋白质的空间结构 078
三、蛋白质结构与功能的统一性 082
第五节 蛋白质的性质 085
一、蛋白质分子的大小 085
二、两性解离和等电点 085
三、胶体性质 086
四、沉淀作用 086
五、变性作用 087
六、颜色反应 087
七、蛋白质的应用与工业生产 088
第六节 蛋白质和氨基酸的分离纯化与测定 091
一、分离纯化的一般原则及基本步骤 091
二、分离纯化的基本方法 092
三、氨基酸的分离 095
四、蛋白质及氨基酸的分析测定 097
课后习题 100
第五章 核酸化学 103
第一节 概述 104
一、染色体、基因和核酸 104
二、核酸的化学组成 104
第二节 核酸的结构 107
一、核酸的一级结构 108
二、核酸的高级结构 108
第三节 核酸的性质 111
一、核酸的溶解性 111
二、核酸的解离 111
三、紫外线吸收 112
四、变性与复性 112
第四节 核酸的生物功能 113
一、DNA的复制与生物遗传信息的储存 113
二、RNA是生物遗传信息表达的媒介 113
三、生物遗传变异的化学本质——DNA结构变化 115
第五节 核酸的研究方法 115
一、核酸的制备 115
二、核酸的含量与纯度测定 116
三、核酸的分子杂交技术 117
四、PCR技术 118
五、核酸碱基顺序的测定 119
第六节 核酸的应用与工业生产 120
一、核苷酸的应用 120
二、核苷酸的工业生产 121
三、核酸的应用 122
课后习题 123
第六章 酶化学 125
第一节 概述 126
一、酶的概念 126
二、酶的催化特性 127
三、酶的组成及分类 128
第二节 酶的结构与功能的关系 131
一、酶的活性与一级结构的关系 131
二、酶的活性与高级结构的关系 132
第三节 酶催化反应的机制 135
一、酶促反应的本质 135
二、酶反应机制 136
第四节 酶促反应动力学 138
一、酶促反应的基本动力学 138
二、酶浓度对酶反应速率的影响 142
三、温度对酶反应速率的影响 142
四、pH值对酶反应速率的影响 142
五、激活剂对酶反应速率的影响 143
六、抑制剂对酶反应速率的影响 143
第五节 酶的制备 148
一、酶的生产 148
二、酶的纯化 151
三、酶活力的测定 152
第六节 酶的多样性 155
一、核酶 155
二、调节酶 156
三、多功能酶 157
四、人工酶 157
第七节 酶在工业上的应用及酶工程 158
一、酶在食品工业中的应用 158
二、酶在化工、轻工方面的应用 159
三、酶在医药工业中的应用 162
四、固定化酶 164
五、酶工程 165
课后习题 166
第七章 维生素、水和矿物质平衡 169
第一节 概述 170
一、基本营养要素 170
二、维生素的含义及其生理功能 171
三、维生素的命名及分类 172
第二节 水溶性维生素与辅酶 173
一、维生素B1与TPP 173
二、维生素B2和黄素辅酶 174
三、维生素B3和辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ 175
四、维生素B5和辅酶A 176
五、维生素B6与磷酸吡哆素 177
六、维生素B7 177
七、维生素B9（叶酸）和叶酸辅酶 178
八、维生素B12和辅酶B12 179
九、维生素C 180
第三节 脂溶性维生素 181
一、维生素A 181
二、维生素D 182
三、维生素E 182
四、维生素K 183
五、硫辛酸 184
第四节 维生素的应用与工业生产 184
一、维生素的应用 184
二、维生素的工业生产 185
第五节 体液平衡 186
课后习题 186
第八章 能量代谢与生物能的利用 189
第一节 概述 190
一、生物氧化的方式和特点 190
二、参与生物氧化的酶类 192
三、同化作用与异化作用 193
第二节 线粒体氧化体系 194
一、线粒体的膜相结构 194
二、呼吸链 194
第三节 能量代谢中生物能的产生、转移和储存 199
一、氧化还原与自由能变化 199
二、高能磷酸键的生成机制 202
三、线粒体外的氧化磷酸化 205
四、氧化磷酸化的解偶联作用和抑制作用 207
第四节 生物能的利用 207
一、ATP是生物体系中自由能的通用货币 208
二、体内能量代谢的调节 210
三、ATP和磷酸肌酸的应用 210
第五节 高能化合物的制备技术 211
一、ATP的制备技术 211
二、磷酸肌酸的制备技术 212
课后习题 213
第九章 糖代谢 215
第一节 概述 216
一、多糖及寡糖的降解 216
二、糖的吸收与转运 217
三、糖的中间代谢——糖类在细胞内的分解与合成 218
第二节 糖的分解代谢 219
一、糖的分解代谢类型 219
二、糖酵解途径 219
三、三羧酸循环 224
四、己糖磷酸途径 232
第三节 糖的合成代谢 235
一、光合作用 235
二、糖原合成 236
第四节 糖代谢在工业上的应用 240
一、酒精发酵 240
二、甘油发酵 241
三、丙酮-丁醇发酵 241
四、有机酸发酵 242
课后习题 244
第十章 脂代谢 247
第一节 概述 248
一、脂肪的降解 248
二、脂肪的吸收与转运 249
三、油脂中间代谢概况 250
第二节 脂肪的代谢 250
一、甘油代谢 250
二、脂肪酸的分解代谢 251
三、脂肪酸的合成 255
四、三酰甘油的合成 257
第三节 磷脂代谢与胆固醇代谢 257
一、磷脂代谢 257
二、胆固醇代谢 260
第四节 脂代谢在工业上的应用 261
一、在食品工业中的应用 261
二、脂肪酸发酵生产 261
三、脂溶性维生素的微生物制造 262
四、石油开采和处理石油污染 262
课后习题 263
第十一章 核酸代谢 265
第一节 核酸的降解和核苷酸的分解代谢 266
一、核酸的酶促降解 266
二、核苷酸的降解 266
三、嘌呤碱的分解 267
四、嘧啶碱的分解 267
第二节 核苷酸的合成代谢 268
一、嘌呤核苷酸的合成 268
二、嘧啶核苷酸的合成 271
三、脱氧核糖核苷酸的合成 272
四、核苷酸合成抑制剂 273
第三节 核酸代谢在工业上的应用 274
一、嘌呤核苷酸及其衍生物的生物合成 274
二、鸟苷酸的发酵生产 275
第四节 DNA复制 276
第五节 RNA的生物合成 276
课后习题 276
第十二章 蛋白质代谢 279
第一节 概述 280
一、蛋白质的消化与吸收 280
二、蛋白质的营养价值 281
第二节 氨基酸的分解代谢 281
一、氨基酸的脱氨作用 282
二、氨基酸的脱羧基作用 284
三、氨与α-酮酸的转化 284
四、个别氨基酸的分解代谢 288
第三节 氨基酸的合成代谢 292
一、谷氨酸族 292
二、天冬氨酸族 293
三、丙酮酸族 294
四、丝氨酸族 295
五、芳香族 295
六、组氨酸 296
七、氨基酸生物合成的调节 296
第四节 氨基酸代谢在工业上的应用 297
一、氨基酸的工业生产 297
二、重要氨基酸衍生物的生产 300
三、氨基酸代谢相关酶的应用 301
第五节 蛋白质的生物合成 301
课后习题 302
第十三章 代谢的调节控制 305
第一节 生物体内的代谢调控模式 306
一、前馈与反馈 306
二、细胞内的调控 306
三、体液激素的调控 309
四、神经系统的调控 311
第二节 反馈抑制 311
一、反馈抑制的方式 311
二、反馈抑制的机制 313
第三节 诱导与阻遏 315
一、酶的诱导合成 315
二、酶合成的阻遏作用 316
三、诱导与阻遏的机制 317
第四节 代谢调控在工业上的应用 321
一、酶活性调节在工业上的应用 321
二、酶合成调节在工业上的应用 325
课后习题 326
第十四章 生物化学新技术 329
参考文献 330
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生物产业蓬勃发展，工程教育认证是高校工科教育实现内涵式发展的重要手段。为适应生物化学学科发展、高校专业改革，以及教育信息化趋势，第四版教材力求体现以下几个方面特点。
1.立足基础
（1）强化关键原理介绍 如增加生物大分子的结构与功能、酶催化机制与调节、氧化磷酸化机制、初级代谢共有途径、氨基酸合成、代谢调控等内容。
（2）修订过时内容 如调整 ATP生成 P/O比等内容。
（3）补充最新成果 如增加人工智能预测蛋白质结构、microRNA、DNA数据存储、酶的 EC分类、基因编辑、合成生物学在生物制造中的应用等内容。
2.培养能力
（1）模拟实训 模拟实训板块是本教材特色与创新。利用 PDB、KEGG、BRENDA、ExplorEnz、PubChem、GenBank、LipidMaps等公共数据库进行蛋白质、核酸、酶、脂、代谢途径的检索，以及AlphaFold、Protein Purification、EnzLab等专业软件模拟蛋白质和酶的结构、分离纯化和动力学，有助于解决高级结构和代谢网络这些生物化学教学中的难点。不仅使学生通过交互性、可视化学习直观地理解、掌握相关知识，而且通过探究式学习接触到在专业领域广泛应用的前沿数据库与软件，培养数据处理分析能力和操作实践能力，提升科学思维，了解学科前沿，对进一步深造和从事专业相关工作，将大有裨益。
（2）拓展训练 教材设置了拓展训练任务，可通过小组共同完成任务，如制作蛋白质核酸模型，绘制代谢途径挂图，研讨酶的工业应用、纤维素生产燃料乙醇、味精工业生产等，实现协作式、项目式学习，培养动手能力和设计能力。
（3）工作手册式主题与流程 如工艺流程标准操作程序般详细而科学地设置了一系列具体和可衡量的目标、要求、步骤、方法、思考，以任务流程为导向，引导学生自学活动迅速上手并循序渐进地探索与开展研究，培养自主学习能力。
（4）案例分析和开放讨论 教材设置了大量与实际应用紧密结合的案例分析和开放讨论环节，培养问题解决能力，提升创新与批判思维。
3.面向工业
（1）突出工程特色 每章增加或补充所涉及生物分子的应用及工业生产、所涉及代谢的工业应用，将知识与工程应用紧密联系，有助于学生理解生物化学在工业方面的重要性和应用方式，提升工程能力。
（2）精编工程案例 工程案例包含丰富细节、数据和工艺，让学生在工业场景中运用生物化学原理解决实际问题，了解工业生产流程，培养解决复杂工程问题能力。案例中很大部分来自国内工程实践，春风化雨润物无声，增强民族自豪感，树立工程报国和为民造福意识。
（3）聚焦产业趋势 强化生物医药、生物制造研发与生产的应用内容，并探讨人工智能在生物化学相关行业的融合。
（4）融入工程伦理 通过纤维素可再生资源综合利用、酶法制药、发酵废水处理等，培养学生遵循工程伦理和职业规范、考虑社会可持续发展的意识和能力。
4.以工程教育认证理念为指导
首次融入工程教育认证理念，在指导思想、内容和体例各方面持续改进。基于成果导向，根据毕业要求反向设计多样化学习活动，支撑十一项毕业要求达成，每章学习目标进一步细化为与课程紧密相关的具体指标，为依据工程教育认证标准并结合学校及专业具体情况实施教学活动提供参考和建议。基于学生中心，贴合认知规律和生物化学知识体系内在逻辑编排内容，有助于学生构建完整知识框架；学习活动材料配套为线上数字资源，交互式个性化学习，有助于学生在自主学习中培养相应能力与素养；每章设置学习目标、知识导图、本章提要、课后习题、自我测评等辅助工具，有助于学生明确方向、梳理重点、评估成果；绪论阐述了生物化学在生物工程产业的重要意义和在生物工程专业的基础地位，正文中融入大量实用性案例、趣味性知识、探索性课题、开放性问题，如 Foldit以游戏的形式实验蛋白质折叠，激发学习兴趣和动力。
第四版教材期望达成以下目标。
·知识传授 深刻理解生命现象的化学本质和生物化学基本原理，掌握生物分子结构及功能，体内物质、能量及信息的化学变化、代谢及调控等扎实专业知识。
·能力发展 培养运用生物化学原理解决生物工程领域复杂问题的高超工程能力。
·素养培育 开拓宽广国际视野，能够检索、研读生物化学专业文献；了解学术前沿及存在问题，培育主动学习与强烈创新意识；掌握撰写课程论文及答辩的能力。
·价值塑造 涵养可持续发展的深厚人文底蕴，厚植工程报国勇于探索的崇高理想信念。
本书由万海清、刘文彬、张洪渊主编并负责全书统稿；万海清、张洪渊编写第一章；刘文彬编写第六、十二章；姚舜编写第二、七章；李永红编写第三章；葛黎明、李德富编写第四章；陈靖编写第五、十四章；姚长洪编写第八、九章；刘家亨编写第十章；吴重德编写第十一章；秦久福编写第十三章。
对帮助和支持本书编写的有关领导及广大师生表示诚恳的感谢！编写不足之处，请读者批评指正。
万海清 刘文彬 张洪渊
2025年1月于四川大学
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