Biochemistry: A Very Short Introduction（生物化學：簡明導論）

引用

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

章節概要

本書是牛津「通識讀本」（Very Short Introductions）系列第674種，為小開本初版，正文約125頁，共8章，另有序言、插圖目錄、參考文獻、延伸閱讀與索引。作者是赫爾大學化學與生物化學系主任，同時也是該校科學傳播與公眾參與教授。出版社把生物化學描述為研究細胞內的反應、這些反應所生成、改變與分解的分子，以及構成細胞機器與結構的巨分子（DNA、蛋白質、碳水化合物、細胞骨架）的學科。據介紹，本書講述這個領域的核心概念，以及相關的歷史人物與他們所研究的分子，接著討論當前的科學與創新，以及生物化學與生物技術、合成生物學之間的關係。介紹文字中也以盤尼西林、阿斯匹靈等藥物與肉毒桿菌毒素為例，說明化學如何改變生化過程。

第1章：生物化學的根源

這是篇幅最長的一章（約23頁），追溯這個領域的歷史，並將它與最古老的生物技術之一——發酵——連結起來。以歷史開場，確立了本書透過科學背後的人物與實驗來介紹科學的寫法。

第2章：水、脂質與碳水化合物

這是討論生命基本小分子的簡短一章。它說明水的極性為何使水成為良好的溶劑，脂質在儲存能量、傳遞訊號與作為結構材料上的作用，以及碳水化合物作為細胞燃料與結構支架的雙重角色，並介紹作為構件的核苷酸。

第3章：蛋白質：大自然的奈米機器

蛋白質被呈現為細胞的主要機器。本章把蛋白質的結構與功能連結起來，說明轉譯後修飾如何在20種標準胺基酸之外擴展化學多樣性，最後討論酵素動力學與蛋白質摺疊問題。

第4章：核酸：生命的藍圖

正如標題所示，本章介紹作為遺傳資訊儲存與傳遞分子的 DNA 與 RNA，完成從第2、3章開始的主要生物分子類別概覽。

第5章：為細胞提供動力：生物能量學

本章從分子轉向能量：細胞如何取得並利用驅動其化學反應的能量。

第6章：DNA 的製造與維護

這是討論核酸的第二章，談 DNA 如何被合成與維護，把第4章的結構性敘述延伸到複製與保存遺傳物質的過程。

第7章：在細胞內追蹤生物化學

本章轉向如何在活細胞內觀察生物化學過程，這與出版社所說的介紹本領域當前科學與創新相呼應。

第8章：生物技術與合成生物學

最後一章討論運用生物化學知識操控生命系統，也就是出版社所稱作為全書收尾主題的生物化學、生物技術與合成生物學之間的交互作用。

核心概念

第1–2章：歷史與小分子

• 發酵：微生物對糖的轉化，是最古老的生物技術之一，也是生物化學史的起點。
• 水的極性：水分子中電荷分布不均，使水成為生命分子的良好溶劑。
• 脂質：儲存能量、傳遞訊號並構成膜等結構的分子。
• 碳水化合物：糖及其聚合物，既作為燃料，也作為結構材料。

第3章：蛋白質

• 結構與功能：蛋白質的作用取決於其立體形狀的原理。
• 轉譯後修飾：蛋白質合成後發生的化學變化，擴展了其構件的多樣性。
• 酵素動力學：研究酵素催化反應速率的學問。
• 蛋白質摺疊問題：一條胺基酸鏈如何形成其具功能之形狀的問題。

第4–6章：資訊與能量

• 核酸：儲存與傳遞遺傳資訊的分子 DNA 與 RNA。
• 生物能量學：研究細胞如何取得與利用能量。
• DNA 的複製與維護：DNA 被複製並保持完整的過程。

第7–8章：方法與應用

• 細胞內的生物化學：在細胞環境中研究反應與分子。
• 合成生物學：以生物化學的認識為基礎，設計並建構新的生物元件與系統。

評析

優點

• 名副其實的入門概覽。 八個簡短的章節涵蓋學科歷史、主要生物分子類別、能量、DNA 的處理、研究細胞的方法以及應用，對這樣一本小書而言涵蓋面相當廣。
• 歷史與人物。 以一個較長的歷史章節開場，並在全書中介紹科學家及其研究的分子，讓讀者不只了解生物化學知識是什麼，也了解這些知識是如何得來的。
• 當代科學與應用。 八章中有兩章討論當今的研究方法以及生物技術與合成生物學，出版社所舉的例子（盤尼西林、阿斯匹靈、肉毒桿菌毒素）把化學與醫學及日常生活連結起來。
• 出自科學傳播者之手。 作者既領導一所大學的化學與生物化學系，又擔任科學傳播與公眾參與教授，這樣的背景很適合撰寫給初學者的讀物。

局限

• 每個主題都談得很簡略。 全書約125頁，例如討論水、脂質與碳水化合物的一章只有約10頁，沒有篇幅詳細介紹化學結構、進行定量討論或提供練習題。
• 沒有代謝章節。 除了一章生物能量學之外，目錄中沒有關於代謝途徑的章節；需要了解糖解作用、檸檬酸循環或脂肪酸與胺基酸代謝的讀者，必須求助於教科書。
• 是概覽而非課程教材。 目錄中看不到習題或練習，本書無法取代有考試之課程所用的教科書。

在課程中的定位

本書是這門生物化學課程中最短、技術性最低的一本，最好在第一門課開始之前或剛開始時閱讀。Goodsell 的 The Machinery of Life 是它的天然搭檔：書中依真實比例、以真實擁擠程度描繪分子的畫作，能把 Lorch 用文字描述的內容——尤其是蛋白質與細胞兩章——變得具體可感。課程本身則由入門教科書接手：McKee 與 McKee 的 Biochemistry: The Molecular Basis of Life（為化學基礎有限的學生編寫）、Pratt 與 Cornely 的 Essential Biochemistry，以及 Hines 等人的 Biochemistry: A Short Course，都搭配習題講解結構、酵素、代謝與遺傳資訊。

篇幅更長的教科書（Berg 等人的 Biochemistry、Lehninger Principles of Biochemistry、Voet、Voet 與 Pratt 的 Fundamentals of Biochemistry、Appling 等人的 Biochemistry: Concepts and Connections、Miesfeld 與 McEvoy 的 Biochemistry）是供整套課程使用的綜合教科書。Kuriyan 等人的 The Molecules of Life 從物理化學角度解釋巨分子，McMurry 與 Begley 的 The Organic Chemistry of Biological Pathways 從反應機構角度解釋代謝，兩者都適合已修完第一門課的讀者。

如何使用本書

本書適合即將開始學習生物化學的高中畢業生與大一學生，想在深入課程之前取得概覽的化學、生物學或醫學相關科系學生，以及一般讀者。具備一些高中化學與生物知識會讀得更順暢。

實用的閱讀計畫：

• 在開課前從頭讀到尾。 本書分幾次就能讀完，其順序（歷史、小分子、蛋白質、核酸、能量、DNA 相關過程、方法、應用）為這門學科提供一張地圖。
• 課前預習的核心內容： 第2–5章，對應多數教科書的開頭單元（水與生物分子、蛋白質結構與酵素、核酸、生物能量學）。
• 用於引發興趣與了解背景： 談學科歷史的第1章，以及談當前方法與應用的第7–8章，它們展示了教科書內容的去向。
• 善用書末的延伸閱讀， 為任何主題找到下一本書。

閱讀時，把每章提到的分子與過程列成清單，之後再查它們出現在課程教科書的哪些地方；教科書會補上這本小書所略去的結構、機制與習題。把第3章與 Goodsell 書中的蛋白質插圖對照閱讀，是牢牢建立「蛋白質是機器」這個印象的好方法。