01 / 导读
导读
引用
Pratt, C. W., & Cornely, K. (2021). Essential Biochemistry (5th ed.). Wiley.
章节概要
第5版（2021年3月，约816页）共四部分22章，其后是术语表、奇数题解答和索引。第1章说明了全书的安排：两章基础内容之后，第3–22章分为三组，对应生物化学的三个主题，即分子结构与功能的关系、能量的获取与利用，以及生物信息的传递。每章以“Do You Remember?”复习题和学习目标开篇，以小结、关键术语、成对排列的大量习题和带注释的精选阅读文献收尾。许多章设有“Clinical Connection”（临床联系）一节，若干章设有“Tools and Techniques”（工具与技术）一节，简短的专栏则补充各种应用。
第一部分：基础（第1–2章）
第1章：生命的化学基础 用三节概览全书：主要的生物分子类型及其聚合物，代谢的热力学（焓、熵、自由能），以及细胞的起源和原核生物与真核生物的差异（包括人体中的微生物）。本章还列出了全书的主题，其中包括稳态、进化和从生化层面解释疾病。第2章：水溶液化学 讨论氢键和作为溶剂的水、疏水效应和脂双层、酸碱化学（pH和pK），最后讲缓冲液和人体的酸碱平衡。
第二部分：分子结构与功能（第3–11章）
第3章：核酸的结构与功能 安排在蛋白质之前：核苷酸、双螺旋、中心法则、突变与疾病、转基因生物和基因组学。第4章：蛋白质结构 从氨基酸讲到二级、三级和四级结构、蛋白质折叠和天然无序蛋白，并讨论蛋白质错误折叠疾病和蛋白质分析方法（色谱法、质谱法）。第5章：蛋白质功能 讨论肌红蛋白和血红蛋白及其变异体、肌动蛋白和胶原等结构蛋白、马达蛋白（肌球蛋白和驱动蛋白）以及抗体。
第6章：酶如何发挥作用 介绍催化机制以及酶催化的独特之处，以胰凝乳蛋白酶为详细范例，以血液凝固作为临床联系。第7章：酶动力学与抑制 推导米氏模型，讨论各种抑制类型，并设有关于药物的临床一节。第8–10章：脂质与膜；膜转运；信号转导 从脂质结构、脂双层、膜蛋白和流动镶嵌模型讲到被动转运、主动转运和膜融合，再讲到G蛋白通路、受体酪氨酸激酶和脂类激素信号转导。第11章：糖类 讨论单糖、多糖和糖蛋白，并有关于美拉德反应、纤维素生物燃料和ABO血型系统的专栏。
第三部分：代谢（第12–19章）
第12章：代谢与生物能学 介绍食物与燃料、代谢途径、氧化还原反应与自由能变化，以及在后续各章反复出现的代谢概览图。第13章：葡萄糖代谢 讨论糖酵解、糖异生、糖原的合成与分解以及磷酸戊糖途径，并涉及糖代谢紊乱。第14–15章：柠檬酸循环；氧化磷酸化 讨论丙酮酸脱氢酶反应、循环的八步反应及其合成代谢和分解代谢作用，然后是线粒体电子传递、化学渗透和ATP合酶。第16章：光合作用 讨论叶绿体、光反应和碳固定，C4途径放在专栏中。
第17章：脂质代谢 讨论脂质转运、脂肪酸的氧化与合成以及其他脂质的合成。第18章：氮代谢 从固氮和氮同化讲到氨基酸的生物合成与分解、尿素循环，直至核苷酸代谢。第19章：哺乳动物燃料代谢的调控 整合各条途径，说明其激素调控和燃料代谢紊乱，最后讲癌症代谢。
第四部分：遗传信息（第20–22章）
第20章：DNA复制与修复 讨论复制装置、端粒、DNA损伤与修复、作为遗传病的癌症、DNA包装以及操作DNA的工具，并有一个关于CRISPR基因编辑的专栏。第21章：转录与RNA 讨论转录起始、RNA聚合酶和RNA加工。第22章：蛋白质合成 讨论tRNA与遗传密码、核糖体结构、翻译，以及分子伴侣协助的折叠、膜靶向和共价修饰等翻译后事件。
核心概念
基础与结构（第1–11章）
- 自由能（ΔG）：决定一个过程能否自发进行的量，在第1章引入，贯穿整个代谢部分。
- 疏水效应：稳定折叠蛋白质和脂双层的主要作用力。
- pK与缓冲液：酸如何电离，以及溶液如何抵抗pH变化。
- 蛋白质结构层次：从一级结构到四级结构，以及天然无序区域。
- 协同氧结合：血红蛋白对氧、H⁺和二磷酸甘油酸的响应。
- 催化机制与米氏动力学：酶如何加快反应，以及如何测定其速率和抑制。
- 流动镶嵌模型与膜转运：膜的组织方式，以及溶质如何被动或主动地穿过膜。
- 信号转导：G蛋白通路、受体酪氨酸激酶和脂类激素。
代谢（第12–19章）
- 代谢途径与氧化还原反应：分解代谢和合成代谢的组织方式。
- 糖酵解、糖异生与糖原代谢：葡萄糖的处理。
- 化学渗透与ATP合酶：电子传递如何与ATP合成偶联。
- 碳固定：Rubisco与光合作用中CO₂的固定。
- 尿素循环：多余氮的排出。
- 燃料代谢的激素调控：机体如何在器官之间协调各条途径。
遗传信息（第20–22章）
- 复制与修复：准确复制DNA并修正损伤。
- 转录与RNA加工：合成并修饰RNA。
- 翻译与翻译后事件：核糖体上的蛋白质合成，以及此后蛋白质所经历的过程。
评析
优点
- 为主动学习而设计。 出版社介绍说，作者在每章中不断提出问题、建议学习活动。样章展示了这套设计：开篇把新内容与前面所学联系起来的复习题、每节的学习目标、附在图上的问题、小结和关键术语表，以及数十道习题（仅第1章就有68道），奇数题的解答附在书后。
- 覆盖面广而有节制。 Wiley 称本书内容广泛但不至于令人应接不暇，侧重生物学背后的化学，面向生物学、医学预科和相关健康专业的学生。目录印证了这一点：22章内容涉及光合作用、信号转导、核苷酸代谢和癌症代谢，篇幅却不及大型参考教材。
- 临床和实践联系融入结构。 Clinical Connection 各节（酸碱平衡、蛋白质错误折叠、血红蛋白变异体、凝血、药物设计、糖代谢紊乱、癌症）和 Tools and Techniques 各节（缓冲液、蛋白质分析、DNA操作）都是编号的正式小节，而不是可有可无的边栏；专栏则把各主题与运动饮料、烘焙、除草剂等日常事物联系起来。
- 阅读文献较新。 各章带注释的精选阅读文献列出近期的短篇论文；第1章所列六篇中有五篇发表于2015–2020年。
局限
- 篇幅仍然较长。 全书约816页，虽比大型教材短，但一个学期仍无法全部讲完，必须有所取舍。
- 核酸结构先于蛋白质，遗传过程放在最后。 第3章较早介绍核酸，但复制、转录和翻译要到第20–22章才讲。在其他课程中讲授分子生物学的专业可以跳过这些章节；希望较早讲授信息传递的课程则需要调整顺序。
- 以化学为先导的思路。 本书明确以生物学背后的化学为重点，从最初几章起就涉及反应机理（第6章有一个关于如何表示反应机理的专栏）、热力学和pK计算，要求学生熟悉普通化学和一定的有机化学。
在课程中的定位
在这门生物化学课程的书单中，Essential Biochemistry 是以解题为中心的第一门课程之选。最接近的替代是 McKee 和 McKee 的 Biochemistry: The Molecular Basis of Life，这是一本篇幅更长的一学期教材，强调化学与生物学的平衡以及细胞生理；Pratt 和 Cornely 的书更紧凑，学习辅助设计也更系统。源自 Berg、Tymoczko 和 Stryer 教材的 Biochemistry: A Short Course 是另一种附有临床实例的一学期选择。Mark Lorch 的 Biochemistry: A Very Short Introduction 和 Goodsell 的 The Machinery of Life 是非技术性的预习读物。
关于后续学习，Pratt 也是 Voet、Voet 和 Pratt 的 Fundamentals of Biochemistry 的作者之一，该书是全年课程的自然延续；Miesfeld 和 McEvoy 的 Biochemistry，Appling、Anthony-Cahill 和 Mathews 的 Biochemistry: Concepts and Connections，Lehninger Principles of Biochemistry 以及 Berg 的 Biochemistry 是其他完整的教材。Kuriyan、Konforti 和 Wemmer 的 The Molecules of Life 以及 McMurry 和 Begley 的 The Organic Chemistry of Biological Pathways 则深化物理化学和反应机理方面的内容。
如何使用本书
本书适合在学过普通化学和至少一部分有机化学之后修读第一门生物化学课程的生物学、生物化学、医学预科和相关健康专业学生。酸碱化学基础薄弱的学生应在第2章上多花时间，因为pK和缓冲液计算会反复出现。
实用的阅读计划如下：
- 每章都从“Do You Remember?”开始。 如果这些题目做起来吃力，先回到题目所指向的前面章节，再继续阅读。
- 一学期的核心顺序： 第1–2章，第4–7章（蛋白质和酶），第8–9章（膜与转运），第11–15章（从糖类到氧化磷酸化），然后是第17–19章（脂质代谢、氮代谢和燃料代谢的整合）。
- 按专业选读： 医学预科和细胞生物学学生读第10章（信号转导）；植物科学读第16章（光合作用）；课程包含分子生物学时读第3章和第20–22章。
- 从第12章起利用代谢概览图， 在学习每条途径的具体步骤之前先确定它在整体中的位置。
习题是成对的：先做奇数题并对照书后解答，再独立完成与之配对的偶数题。Clinical Connection 和 Tools and Techniques 各节是应对病例题和实验题的良好准备。