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导读
引用
Voet, D., Voet, J. G., & Pratt, C. W. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (5th ed.). John Wiley & Sons.
章节概要
全书共28章，分为五部分，约1180页。各章分为编号小节，其下的字母小标题都写成完整的陈述句（例如“新一代测序技术是大规模并行的”），因此目录本身就是全书论证的提纲。许多章节还配有三个固定系列的专栏：“探索之路”（Pathways of Discovery）、“生物化学视角”（Perspectives in Biochemistry）和“生物化学与健康和疾病”（Biochemistry in Health and Disease）。
第一部分：第1–2章：生命化学导论；水
第1章讨论生命的起源、细胞结构（原核生物、真核生物与三个域），以及后文所需的热力学：第一、第二定律、自由能与稳态。第2章讲水的物理性质（极性、疏水效应、渗透与扩散）和化学性质（电离、pH 与缓冲液）。
第二部分：第3–10章：生物分子
- 3. 核苷酸、核酸与遗传信息。 核苷酸，DNA 与 RNA 的结构，核酸的功能，测序（从链终止法到新一代测序）以及通过克隆、文库和 PCR 操作 DNA。
- 4. 氨基酸。 结构、立体化学及衍生物。
- 5. 蛋白质：一级结构。 多肽的多样性，纯化与分析，蛋白质测序（埃德曼降解和质谱）以及蛋白质进化。
- 6. 蛋白质：三维结构。 二级、三级和四级结构，借助 X 射线晶体学、核磁共振和冷冻电镜测定结构，结构生物信息学，稳定性，以及折叠，包括分子伴侣和错误折叠疾病。
- 7. 蛋白质功能：肌红蛋白与血红蛋白、肌肉收缩和抗体。 三个说明结构如何产生功能的例子：携氧蛋白、肌肉和抗体。
- 8. 糖类。 单糖、多糖与糖蛋白。
- 9. 脂质与生物膜。 脂质分类、脂双层、膜蛋白，以及膜的结构与组装，包括分泌途径和囊泡融合。
- 10. 膜转运。 转运的热力学、被动介导转运（离子载体、孔蛋白、离子通道、水通道蛋白）和主动转运（ATP 酶与 ABC 转运蛋白）。
第三部分：第11–13章：酶
第11章“酶催化”讲述酶的一般性质、活化能和主要的催化机制，再通过溶菌酶和丝氨酸蛋白酶两个较长的实例加以应用。第12章“酶动力学、抑制与调控”涵盖米氏动力学和双底物动力学，竞争性、反竞争性与混合型抑制，变构调控与共价调控，并以一节药物设计收尾。第13章“生化信号转导”从激素讲起，经由受体酪氨酸激酶和异三聚体 G 蛋白，到磷酸肌醇途径。
第四部分：第14–22章：代谢
第14章“代谢导论”介绍代谢途径、“高能”化合物、氧化还原反应以及实验方法，包括标记代谢物和系统生物学。第15–19章依次讲述糖类与能量代谢：葡萄糖分解代谢；糖原代谢与糖异生；柠檬酸循环；电子传递与氧化磷酸化；以及光合作用（光反应、卡尔文循环与光呼吸）。第20–22章转向脂质代谢和氨基酸代谢（均涵盖分解与合成），以及“哺乳动物燃料代谢：整合与调控”，其中讨论器官的专门化、激素调控、能量代谢与食欲的调节，以及燃料代谢紊乱。
第五部分：第23–28章：基因表达与复制
核苷酸代谢（23）和核酸结构（24）引出DNA 复制、修复与重组（25）、转录与 RNA 加工（26）、蛋白质合成（27）以及基因表达调控（28），最后一章以细胞周期、癌症、细胞凋亡和发育收尾。
核心概念
第1–10章：基础与生物分子
- 自由能：决定一个过程是否自发的热力学量（第1章）。
- 疏水效应：非极性物质在水中聚集的倾向，是第2章和第9章的主题。
- 蛋白质折叠：第6章讨论的折叠途径、分子伴侣的协助以及错误折叠疾病。
- 协同性：血红蛋白对氧的协同结合（第7章）。
- 流动镶嵌模型：第9章对膜结构的解释。
第11–13章：酶与信号转导
- 催化机制：酸碱催化、共价催化、金属离子催化、邻近与定向效应催化，以及对过渡态的结合。
- 米氏方程：第12章中描述酶动力学的标准方程。
- 变构调控与共价修饰：酶调控的两大类方式。
- 第二信使：第13章各途径中的 cAMP、IP3、Ca2+ 和 DAG。
第14–22章：代谢
- 偶联反应：ATP 等“高能”化合物如何驱动吸能过程。
- 糖酵解、糖异生与柠檬酸循环：核心代谢途径，每条途径都配有对其调控的讨论。
- 氧化磷酸化：电子传递复合物，以及由质子流驱动的 ATP 合酶。
- 代谢稳态：第22章中对能量代谢、食欲和体重的调节。
第23–28章：遗传信息
- DNA 复制、修复与重组：第25章所讲的机制。
- 遗传密码与翻译：第27章中的转运 RNA、核糖体和翻译后加工。
- 基因表达调控：第28章中的原核与真核调控。
评析
优点
- 明确的化学基础。 出版社将本版描述为“植根于化学”的生物化学基础，各章标题也印证了这一点：热力学出现在第1章，又在第14章再次出现；第11、12章逐步剖析酶的机制与动力学，而不是罗列酶的性质。
- 紧跟当前方法。 目录中包含新一代测序、质谱、冷冻电镜、结构生物信息学和系统生物学，出版社也将结构生物学和生物信息学列为本版的重点。
- 人文与临床背景。 “生物化学与健康和疾病”专栏（例如乳糖不耐受、糖原贮积症和端粒酶）以及“探索之路”人物专栏（富兰克林、桑格、佩鲁茨、班廷和贝斯特等）为各条途径提供了背景。
- 学习辅助。 出版社提供的第1章节选显示：各编号小节开头有“关键概念”，配有示例计算及配套视频，章末有带页码的关键术语表、习题、简短的在线生物信息学练习和带注释的参考文献。
局限
- 篇幅。 28章、约1180页的内容超出一个学期所能讲授的范围，教师和自学者必须取舍章节。
- 化学先修要求。 自由能、pK 值、能斯特方程和反应机制从前几章起就会出现，化学基础薄弱的读者读来会比较吃力。
- 习题解答的获取。 奇数题的解答列在 Wiley 配套网站而不在书中，做其余习题需要学习伙伴或教师的帮助。
- 代谢与基因表达所占比重。 第四、五部分从第442页一直延伸到正文结束，超过全书一半，因此若课程对结构和酶投入同等时间，就必须删减。
在课程中的定位
这是一本以化学原理为根基的全篇幅生物化学教材。Pratt 与 Cornely 的 Essential Biochemistry 被描述为适合一学期入门课程的简明教材，McKee 的 Biochemistry: The Molecular Basis of Life 则是为化学基础有限的学生写的入门书，二者都可以放在 Voet 之前阅读。Miesfeld 和 McEvoy 的 Biochemistry 把分子结构和代谢与生理学、营养和疾病联系起来，是偏重生理学的替代选择。
Lehninger Principles of Biochemistry 被描述为全面涵盖生物分子、代谢途径和细胞过程，因而是最接近的主教材备选。Kuriyan、Konforti 和 Wemmer 的 The Molecules of Life 通过热力学、统计力学和动力学来讲解生物分子，适合读完本书之类的教材后想进一步深入物理层面的读者。从化学类书目中看，McMurry 与 Begley 的 The Organic Chemistry of Biological Pathways 可作为理解第14–23章背后反应机制的配套读物。
如何使用本书
本书面向修读全年或要求较高的一学期生物化学课程、已学过普通化学、有机化学和生物学导论的学生。实用的阅读方案如下：
- 核心： 第3–9章（生物分子）、第11–12章（酶）、第14–18章（代谢原理、糖酵解、柠檬酸循环和氧化磷酸化）以及第25–27章（复制、转录、翻译）。
- 选读： 第10、13、19、20–23和28章可按课程需要指定；已有独立分子生物学课程的，可略读第24–28章。
- 复习： 即使内容已经熟悉，也值得读第1–2章，因为全书都会用到其中的热力学词汇。
先读每一小节的“关键概念”，先做示例计算再做习题，并用关键术语表来复习。读第6章时，把结构生物信息学一节与在线生物信息学练习配合使用。专栏文章可以不读，但值得挑着看，尤其是那些把某条途径与疾病联系起来的部分。