Biochemistry: Concepts and Connections（生物化学：概念与联系）

引用

Appling, D. R., Anthony-Cahill, S. J., & Mathews, C. K. (2019). Biochemistry: Concepts and Connections (2nd ed.). Pearson.

章节概要

据序言介绍，全书共26章，分为三个部分：前10章讲生物分子的结构与功能，随后10章讲中间代谢，最后6章讲遗传生物化学。正文中的“CONCEPT”和“CONNECTION”提示语标出基本概念与现实应用，全书还分布着17个简短的“Tools of Biochemistry”（生物化学技术）专栏。

第1–4章：生物化学与化学的语言；生命的化学基础：水环境中的弱相互作用；生命的能量学；核酸

第1章介绍这门学科、生命系统的元素与分子以及细胞。第2章讨论非共价相互作用、水、酸碱平衡与缓冲液，以及大离子在溶液中的行为，技术专栏是电泳。第3章阐述自由能、它与平衡及浓度的关系、磷酰基转移和氧化还原电位。第4章介绍核酸的结构，从双螺旋和DNA的其他形式，到对复制、转录和翻译的预览，技术专栏讲DNA操作和X射线衍射。

第5–8章：蛋白质导论：蛋白质结构的一级水平；蛋白质的三维结构；蛋白质的功能与进化；酶：生物催化剂

首先是氨基酸、肽键、序列同源性以及蛋白质的纯化与测序（第5章）。第6章涉及二级结构、纤维状蛋白与球状蛋白、折叠与错误折叠、结构预测和四级结构。第7章讨论结合、适应性免疫应答与抗体、肌红蛋白与血红蛋白，以及肌肉的肌动蛋白–肌球蛋白系统。第8章阐述酶：催化、辅酶与维生素、动力学、抑制、调节和共价修饰。

第9–10章：碳水化合物：糖、糖类、聚糖；脂质、膜与细胞转运

单糖、寡糖、多糖和糖蛋白，随后是脂质、膜的结构、跨膜转运、离子泵和可兴奋膜。

第11–15章：代谢的化学逻辑；碳水化合物代谢：糖酵解、糖异生、糖原代谢与戊糖磷酸途径；柠檬酸循环；电子传递、氧化磷酸化与氧代谢；光合作用

第11章说明各代谢途径共有的反应类型、生物能学和控制机制。第12章把糖酵解、糖异生、糖原代谢和戊糖磷酸途径合并在一章中；第13–15章依次是柠檬酸循环、线粒体呼吸链和光合作用。

第16–20章：脂质代谢；脊椎动物能量代谢的器官间与细胞内协调；氨基酸与氮代谢；核苷酸代谢；信号转导机制

脂肪酸的氧化与合成，磷脂、鞘脂和类固醇的代谢；燃料代谢的激素调节与对代谢应激的反应；氮的利用以及氨基酸的降解与生物合成；嘌呤与嘧啶代谢；以及包括受体酪氨酸激酶和神经传递在内的激素与信号系统。

第21–26章：基因、基因组与染色体；DNA复制；DNA修复、重组与重排；转录与转录后加工；信息解码：翻译与翻译后蛋白质加工；基因表达的调控

基因组与序列分析（技术专栏为聚合酶链反应）、复制、修复与重组、转录与RNA加工、遗传密码与翻译机制，最后是调控，从乳糖操纵子到染色质、表观遗传学、RNA干扰、核糖开关和RNA编辑。

核心概念

第1–4章：水、能量与核酸

• 非共价相互作用：把生物分子维系在一起的电荷、偶极、范德华和氢键相互作用。
• 亨德森–哈塞尔巴尔赫方程与缓冲液：第2章对弱酸的定量处理。
• 自由能：ΔG 及其与焓、熵和平衡状态的关系。
• 磷酰基转移势：有机磷酸化合物为什么能充当能量转换体。

第5–10章：蛋白质、酶、碳水化合物、脂质与膜

• 肽键与一级结构：序列与同源性如何把基因和蛋白质功能联系起来。
• 蛋白质折叠：二级、三级和四级结构，分子伴侣与错误折叠。
• 酶动力学与抑制：米氏行为与活性调节。
• 膜转运：离子泵、协同转运和动作电位。

第11–20章：代谢与信号转导

• 代谢控制：许多途径共有的调节点。
• 糖酵解、柠檬酸循环与氧化磷酸化：产能的核心序列。
• 燃料代谢的激素调节：能量供应在器官间的协调。
• 信号转导：受体、酪氨酸激酶及其与生长控制的联系。

第21–26章：遗传生物化学

• DNA聚合酶、保真度与修复。
• 遗传密码与翻译机制。
• 操纵子与真核转录控制：从乳糖操纵子到染色质重塑。
• RNA干扰与核糖开关：RNA水平的调控。

评析

优点

• **为混合专业课程而设计。**序言列出了作者的目标：在讲代谢之前先理解分子的结构与功能，看到概念的实验依据，接触各种现实应用，并掌握亨德森–哈塞尔巴尔赫方程、米氏方程等思想的定量基础。书名所表达的，是重视基本概念而非冗长的描述性细节。
• **实验方法融入叙述。**17个“Tools of Biochemistry”专栏（涉及电泳、X射线衍射、蛋白质表达与纯化、代谢组学、PCR等），以及每章约12条为这一读者群挑选的参考文献（其中包括诺贝尔奖演讲的链接），把生物化学呈现为一门实验科学。
• **可视化总结。**第二版有10幅“Foundation Figure”，围绕一个主题把化学与生物学整合起来，如蛋白质结构、酶活性调节、细胞信号和信息流。
• **带部分答案的习题。**序言说明每章有15至25道习题，约一半在书末附有简要答案。
• **代谢部分紧凑。**碳水化合物、脂质和氨基酸代谢各占一章（第12、16、18章），使中间部分只有十章。

局限

• **答案不完整。**书中只给出约一半习题的简要答案；完整解答在另一本手册中，出版社把它列为教师资源。
• **部分辅助资源在印刷正文之外。**出版社宣传的阈概念（threshold concept）辅导和交互式案例研究是通过 Mastering Chemistry 布置的，不属于书本身。
• **信号转导靠后。**序言承认，第20章的位置不同寻常，放在糖和脂质代谢的激素调控之后，因此希望更早讲信号转导的课程需要调整顺序。
• **分子生物学分散在前后章节。**第4章只对核酸和蛋白质的合成作简要介绍，序言说这些内容在书末讲得详细得多，因此希望较早讲分子生物学的课程必须往后跳读。

在课程中的定位

在生物化学书单中，Appling、Anthony-Cahill 与 Mathews 的这本书是为混合专业课程编写的本科教材。Mark Lorch 的 Biochemistry: A Very Short Introduction 和 David Goodsell 的图解书 The Machinery of Life 是可以在此之前或同时阅读的简明入门读物。本书单中 Berg 等人的 Biochemistry 是一部综合性教材，Voet、Voet 和 Pratt 的 Fundamentals of Biochemistry 以及 Nelson 等人的 Lehninger Principles of Biochemistry 是书单中偏生物学一侧的完整教材。Pratt 与 Cornely 的 Essential Biochemistry 和 McKee 夫妇的 Biochemistry: The Molecular Basis of Life，按其介绍，篇幅更短或更偏入门。McMurry 与 Begley 的 The Organic Chemistry of Biological Pathways 通过反应机理解释代谢，适合与本书的代谢各章搭配；Kuriyan、Konforti 和 Wemmer 的 The Molecules of Life 则从物理化学角度讨论这一学科。

如何使用本书

序言把读者描述为混合专业课程的学生。它没有列出先修要求，但第2章和第3章从头讲授水、酸碱平衡和热力学，出版社的在线辅导也旨在复习此前课程的内容。

在两学期的课程中，按顺序读第1–10章，因为蛋白质、酶和膜是其后一切内容的基础。第11章是进入代谢的关键一步，应与第12–14章一起读；第15–19章可以按课程需要选读。作者把信号转导（第20章）放在遗传生物化学之前；希望更早讲授的课程可以在第17章之后读它。“Tools of Biochemistry”专栏适合关注实验的读者，可以与其所在的章节一起读。逐章做章末习题，用书末答案做初步核对；还可以把 Concept 与 Connection 提示语用作快速自测。