Biochemistry: A Very Short Introduction（生物化学：简明导论）

引用

Lorch, M. (2021). Biochemistry: A Very Short Introduction. Oxford University Press.

章节概要

本书是牛津“通识读本”（Very Short Introductions）系列第674种，为小开本初版，正文约125页，共8章，另有前言、插图目录、参考文献、延伸阅读和索引。作者是赫尔大学化学与生物化学系主任，同时也是该校的科学传播与公众参与教授。出版社把生物化学描述为研究细胞内的反应、这些反应所生成、改变和分解的分子，以及构成细胞机器与结构的大分子（DNA、蛋白质、碳水化合物、细胞骨架）的学科。据介绍，本书讲述该领域的核心概念以及相关历史人物和他们所研究的分子，然后讨论当前的科学与创新，以及生物化学与生物技术、合成生物学之间的关系。介绍文字中还以青霉素、阿司匹林等药物和肉毒杆菌毒素为例，说明化学如何改变生化过程。

第1章：生物化学的源头

这是篇幅最长的一章（约23页），追溯这一领域的历史，并把它与最古老的生物技术之一——发酵——联系起来。以历史开篇，确立了本书通过科学背后的人物与实验来介绍科学的写法。

第2章：水、脂质与碳水化合物

这是讨论生命基本小分子的简短一章。它解释水的极性为何使水成为良好的溶剂，脂质在储存能量、信号传递和充当结构材料方面的作用，以及碳水化合物作为细胞燃料和结构支架的双重角色，并介绍作为构件的核苷酸。

第3章：蛋白质：自然界的纳米机器

蛋白质被呈现为细胞的主要机器。本章把蛋白质的结构与功能联系起来，说明翻译后修饰如何在20种标准氨基酸之外扩展化学多样性，最后讨论酶动力学和蛋白质折叠问题。

第4章：核酸：生命的蓝图

正如标题所示，本章介绍作为遗传信息储存和传递分子的 DNA 与 RNA，完成了从第2、3章开始的对主要生物分子类别的概览。

第5章：为细胞提供动力：生物能学

本章从分子转向能量：细胞如何获取并利用驱动其化学反应的能量。

第6章：DNA 的制造与维护

这是讨论核酸的第二章，讲 DNA 如何被合成和维护，把第4章的结构性叙述延伸到复制和保存遗传物质的过程。

第7章：在细胞内追踪生物化学

本章转向如何在活细胞内观察生物化学过程，这与出版社所说的介绍该领域当前科学与创新相呼应。

第8章：生物技术与合成生物学

最后一章讨论利用生物化学知识操控生命系统，也就是出版社所称作为全书收尾主题的生物化学、生物技术与合成生物学之间的相互作用。

核心概念

第1–2章：历史与小分子

• 发酵：微生物对糖的转化，是最古老的生物技术之一，也是生物化学史的起点。
• 水的极性：水分子中电荷分布不均，使水成为生命分子的良好溶剂。
• 脂质：储存能量、传递信号并构成膜等结构的分子。
• 碳水化合物：糖及其聚合物，既用作燃料，也用作结构材料。

第3章：蛋白质

• 结构与功能：蛋白质的作用取决于其三维形状这一原理。
• 翻译后修饰：蛋白质合成后发生的化学变化，扩展了其构件的多样性。
• 酶动力学：研究酶催化反应速率的学科。
• 蛋白质折叠问题：一条氨基酸链如何形成其有功能的形状这一问题。

第4–6章：信息与能量

• 核酸：储存和传递遗传信息的分子 DNA 和 RNA。
• 生物能学：研究细胞如何获取和利用能量。
• DNA 的复制与维护：DNA 被复制并保持完整的过程。

第7–8章：方法与应用

• 细胞内的生物化学：在细胞环境中研究反应和分子。
• 合成生物学：在生物化学认识的基础上设计和构建新的生物部件与系统。

评析

优点

• 名副其实的入门概览。 八个简短的章节涵盖了学科历史、主要生物分子类别、能量、DNA 的处理、研究细胞的方法以及应用，对这样一本小书而言覆盖面相当广。
• 历史与人物。 以一个较长的历史章节开篇，并在全书中介绍科学家及其研究的分子，让读者不仅了解生物化学知识是什么，也了解这些知识是如何获得的。
• 当代科学与应用。 八章中有两章讨论当今的研究方法以及生物技术与合成生物学，出版社所举的例子（青霉素、阿司匹林、肉毒杆菌毒素）把化学与医学和日常生活联系起来。
• 出自科学传播者之手。 作者既领导一所大学的化学与生物化学系，又担任科学传播与公众参与教授，这样的背景很适合撰写面向初学者的读物。

局限

• 每个主题都讲得很简略。 全书约125页，例如讨论水、脂质与碳水化合物的一章只有约10页，没有篇幅详细介绍化学结构、进行定量讨论或提供练习题。
• 没有代谢章节。 除了一章生物能学之外，目录中没有关于代谢途径的章节；需要了解糖酵解、柠檬酸循环或脂肪酸与氨基酸代谢的读者，必须求助于教科书。
• 是概览而非课程教材。 目录中看不到习题或练习，本书无法替代有考试的课程所用的教科书。

在课程中的定位

本书是这门生物化学课程中最短、技术性最低的一本，最好在第一门课开始之前或刚开始时阅读。Goodsell 的 The Machinery of Life 是它的天然搭档：书中按真实比例、以真实拥挤程度描绘分子的画作，能把 Lorch 用文字描述的内容——尤其是蛋白质和细胞两章——变得具体可感。课程本身则由入门教科书接手：McKee 与 McKee 的 Biochemistry: The Molecular Basis of Life（为化学基础有限的学生编写）、Pratt 与 Cornely 的 Essential Biochemistry 以及 Hines 等人的 Biochemistry: A Short Course，都结合习题讲解结构、酶、代谢和遗传信息。

篇幅更长的教科书（Berg 等人的 Biochemistry、Lehninger Principles of Biochemistry、Voet、Voet 与 Pratt 的 Fundamentals of Biochemistry、Appling 等人的 Biochemistry: Concepts and Connections、Miesfeld 与 McEvoy 的 Biochemistry）是供整套课程使用的综合性教材。Kuriyan 等人的 The Molecules of Life 从物理化学角度解释大分子，McMurry 与 Begley 的 The Organic Chemistry of Biological Pathways 从反应机理角度解释代谢，两者都适合已学完第一门课的读者。

如何使用本书

本书适合即将开始学习生物化学的高中毕业生和大一学生，希望在深入课程之前获得概览的化学、生物学或医学专业学生，以及普通读者。具备一定的中学化学和生物学知识会读得更顺畅。

实用的阅读计划：

• 在开课前从头读到尾。 本书分几次即可读完，其顺序（历史、小分子、蛋白质、核酸、能量、DNA 相关过程、方法、应用）为这门学科提供了一张地图。
• 课程预习的核心内容： 第2–5章，对应大多数教科书的开篇单元（水与生物分子、蛋白质结构与酶、核酸、生物能学）。
• 用于激发兴趣和了解背景： 讲学科历史的第1章，以及讲当前方法与应用的第7–8章，它们展示了教科书内容的去向。
• 利用书末的延伸阅读， 为任何主题找到下一本书。

阅读时，把每章提到的分子和过程列成清单，之后再查它们出现在课程教科书的哪些地方；教科书会补上这本小书所略去的结构、机理和习题。把第3章与 Goodsell 书中的蛋白质插图对照阅读，是牢固建立“蛋白质是机器”这一印象的好办法。