圖解生化學(電子書)

為什麼吃魚會變聰明？
為什麼減肥會失敗？
對身體多一分微觀的了解，
才能期待一份善待的反饋！
 

細胞、基因、蛋白質、疾病、新科技
破解精密人體宇宙之生命奧祕

人體就像一個大型化學反應室，無數分子日復一日默默進行著生化反應，以超效運作支應人體種種生存與活動需求。生化學結合了生物學與化學兩大領域，從分子層次研究生物如何生存活動，探尋外部變化的根本原因，了解人體內部各種機制的奧妙。隨著科技日新月異，從探索細胞結構到DNA基因的生物科技，而近年AI興起，更是帶領人類幾乎能預測已知序列的蛋白質結構或是提升新藥研發效能，無論是醫藥、生技、食品營養各領域產業都因為生化學的探索和新發現而愈來愈深化豐富。

本書拋開艱澀的化學印象，捨棄複雜的原理說明，將生化學基礎知識與切身相關的議題實際結合，以日常生活中常見的基礎問題帶領讀者看見生化學全貌，一同潛入微觀世界，輕鬆理解人體運作基本原理，並引領思考嘗試拆解未知的疑問帶來全新的發現。

作者簡介

生田哲

藥學博士。一九五五年出生於日本北海道。

東京藥科大學研究所畢業後，前往美國從事學術研究。曾於美國希望城醫學中心研究所、美國加州大學洛杉磯分校等處進行博士後研究，之後在美國伊利諾理工大學化學系擔任副教授。致力於DNA的構造研究，以及針對目標DNA或目標蛋白質進行藥品設計的研究。

目前回到日本，以科學最新研究進展為基礎持續撰寫相關科普著作，寫作內容包含以基因或腦內物質等分子層次來分析人類精神及心靈活動等等。

著有《圖解生化學更新版》《圖解病毒‧感染》《圖解聖經修訂版》《圖解舊約聖經更新版》（易博士出版）；《免疫與自然治癒力的機制》、《感染及免疫的機制》（以上由日本實業出版社出版）、《喚醒腦部的三餐》（文春文庫出版）、《用三餐治療心理疾病》（PHP新書）、《控制腦部和心靈的物質》、《熱門營養補充劑的謊言及真相》（以上由講談社出版）等。


譯者簡介

洪悅慈

國立台灣大學生物機電所畢業，2003年開始兼職日文翻譯，現任公職。

推薦序
結合生物學與化學雙領域，解開生命內在之祕
文◎李平篤（國立臺灣大學生化科技學系名譽教授）

這些年來，如SARS疫情、黑心嬰幼兒奶粉含三聚氰胺（melamine）、新流感、食品添加化工塑化劑DEHP代替起雲劑、吃進口牛肉的風險等重大新聞議題，都曾引發熱烈討論、甚至造成社會恐慌。然而，這些問題雖然與我們的日常生活息息相關，但當中卻與專業知識牽涉甚深，一般人若想獲悉其中的原理，就得研讀生化科學內容。

「生物化學」（Biochemistry）是研究生命物質的化學組成、結構及各種化學變化的科學，這一名詞在1882年就已經出現，但直到1903年「生物化學之父」德國化學家紐伯格（1877~1956年，C. Neuberg）也使用這名詞後，才成為廣泛的說法。

在最早期的發展歷史中，生物化學原本只是生物學和化學當中的一部分而已，其研究起始於1833年，當時法國化學家佩恩（A Payen）發現了第一個酵素－－澱粉酶（amylase），這是人體分解澱粉多醣類到葡萄糖所必需者。一般而言，化學反應需要有足夠的能量才能促使發生，例如熱能；但生物體中的有機反應，無法以高溫高壓或加入金屬等方式來加速或促使發生，必須有酵素參與催化（catalysis）、循環（recycling）、進而調控（regulation）。而這些酵素所需要參與的反應及原理，已非傳統有機化學所能涵蓋，從此，生物化學便逐漸從有機化學的領域中區分出來，成為一門獨立的學科。

細胞和組織是人體的組成元件，用以形成心、肝、腎、肺、胃腸、骨骼、皮膚等器官，再進而構成身體的呼吸、循環、消化、泌尿、排泄、神經、外皮、內分泌及免疫等系統；而生化學的研究領域，便是從化學當中物質分子的組成、結構、以及彼此間的化學變化等層級和角度，來探討發生在生物上的各種生命現象。隨便舉些本書提及的有趣問題，例如，「我們每天吃進去的食物在體內究竟有什麼作用？」、「為何甜甜的糖果會在體內轉成脂肪使我們發胖？」、「人活著必須呼吸，而何以氧氣是絕對不可或缺的？」等等，這些生活中看似理所當然卻不明所以的疑問，其實都是和「生化學」密切相關的課題。

到了二十世紀中期以後，隨著各種新技術的發明（例如核磁共振儀、電子顯微照相技術）和分子動力學模擬等分析方法研發成功，生物化學的發展愈發蓬勃迅速。近十年來，更因為分子生物學（Molecular biology）、分子遺傳學（Molecular genetics）及生物資訊學（Bioinformatics）的應用，使生物化學的研究進入了蛋白質體學（Proteomics）以及現今熱門的代謝體學（Metabolomics）等更為精細的領域，這兩者都是利用電腦模擬分析軟體，以針對蛋白質、新陳代謝物質的結構和功能所做的一種大規模研究。

蛋白質體學的相關研究成果已經在訊息傳導、藥物動力學分析等方面提供有用的訊息；代謝體學的應用則可迅速偵測到外來毒物、疾病症狀及投藥反應時標記物的變化，從而得知藥物的治療效率，或是由身體營養狀況得知相對應的基因功能。目前在各大學理學、醫學、農學或生命科學院系，均競相開授相關課程而蔚為風潮。

再者，自1901年設立以來迄今110年的諾貝爾獎（Nobel prize），歷年「生理學或醫學獎」所有得獎者、以及約三分之一「化學獎」得獎者，均為研究「生化學」相關領域而得獎。由此可知，百年來「生化學」不僅發展之日新月異，其重要性與影響力亦可見一斑。

本書將「生化學」從人體能量代謝觀點闡述，文字淺顯易懂，語詞嚴謹但不失詼諧，使枯燥艱澀又繁瑣複雜的生化學，變得具體而微，又唾手可得，無論讀者背景如何均可理解把握。

內容除了重新詮釋舊有知識以外，更收入新穎知識的概念，尤其以下篇章特別引人入勝，值得細心閱讀。既有知識方面，譬如：胡蘿蔔素「治」癌與「致」癌之謎、突變是癌細胞的成因、日光浴可治療肺結核……等。而關於新穎知識註解方面，則譬如：輸血會引發心臟麻痺、氧氣是有毒物質、骨質疏鬆的病因與動脈硬化相同、再怎麼操作基因也無法同時達到防癌與長壽的效果、糖尿病會引發阿茲海默症……等。作者別開生面、「剝絲又抽繭」地娓娓道來，或以「舊瓶裝新酒」地款款述說，雖然牽涉的道理艱深，但都能讓初學者心領神會，實在難得。

綜觀內容，《圖解生化學》一書，真可提供給需要生物化學專門知識之大學生，和意欲加強生化相關常識的一般人士之用。書中有約一百幅圖解，協助讀者瞭解生物化學上一些基本認識與原理觀念，進而洞悉生命的奧祕。以本人主修生化獲博士學位的訓練背景，與在臺大教授「生物化學」課程超過三十年的教學經驗，研讀本書還能得到「生化」新知識，也認為本書內容對修讀生物化學的學生大有助益，因而對《圖解生化學》一書，特別強力推薦。

第一章　「生化學」是什麼？
1　運用化學語言回答人體相關問題的學問
2　人類不是基因的奴隸
3　人體是由每天吃的食物所構成
4　人體是六十兆個細胞的集合體
5　構成人體的系統
6　所有生物都是由細胞所構成
7　細胞存活所需的各種營養素
8　一分鐘內傳遍全身的血液
9　組成人體的細胞和組織
10　人體內的代謝機制
11　生物能量貨幣ATP的祕密
12　ATP在體內的功用
13　電是人體存活的基礎！

第二章　構成人體的分子究竟長什麼樣子？
1　食物的消化與吸收
2　主要營養素在體內的命運
3　染色體、基因、DNA及RNA的樣貌
4　解開DNA的立體結構之謎
5　蛋白質是構成細胞的主角
6　蛋白質是如何形成
7　蛋白質的重要結構－－α螺旋與β摺板
8　蛋白質的外觀長成什麼樣子
9　醣類是人體的能量來源
10　單醣類和雙醣類是什麼
11　由許多醣類連接而成的多醣類
12　脂質是什麼
13　容易熔化的脂肪酸與不易熔化的脂肪酸
14　對腦部心臟有益及有害的脂肪酸
15　維繫生命的物質－－維生素
16　維生素分為水溶性和脂溶性兩類
17　新發現的維生素D功用
18　水溶性維生素的化學結構和功用
19　占人體百分之四的礦物質
20　次要礦物質的功效不可小看
**【Column 1】β胡蘿蔔素之謎

第三章　生物體內的觸媒－－酵素和核糖核酸酵素
1　酵素的祕密
2　酵素分為六個種類
3　需要蛋白質以外成分的酵素
4　RNA也能扮演生物體的觸媒角色
5　RNA具酵素功能的突破性發現歷程

第四章人類生存的祕密
1　人類透過呼吸代謝而活
**【Column 2】糖尿病會引發阿茲海默症！
2　氧氣其實是有毒物質
3　維生素在體內的功用
4　腦部控制著我們的食欲
5　為什麼減肥會失敗
6　抑制飯後急速上升的胰島素即能預防肥胖
7　血型是如何決定的
8　血液是如何凝固的
9　鈣質是生命的基本元素
10　生物體如何利用鈣質
11　危害老年人的骨質疏鬆症
**【Column 3】可以治療肺結核的神奇日光浴
12　骨質疏鬆症與動脈硬化的病因相同
**【Column 4】第一型糖尿病或許可以治癒！

第五章生物資訊學
1　基因在親子及細胞間傳承
2　基因體是什麼
3　 DNA遺傳訊息為單向傳遞方式
4　 DNA的遺傳訊息會轉錄成mRNA
5　將鹼基序列轉換成胺基酸的遺傳密碼
**【Column 5】DNA鑑定可以平反死刑犯的冤獄！
6　原核細胞以及真核細胞的轉錄及轉譯方式
7　 DNA突變雖然有害，但卻經常發生
8　 DNA突變與癌症
9　 DNA損傷的修復機制
**【Column 6】透過DNA鑑定判別C型肝炎病毒（HCV）的類型
10　破壞DNA的活性氧與保護DNA的抗氧化物
**【Column 7】受遺傳密碼指揮的第二十一和第二十二個胺基

第六章人體不可或缺的水
1　水讓人能夠存活
2　人體的水分可分成兩種
3　水分的歲入與歲出會維持平衡
4　流汗後要好好補充水分和礦物質

第七章不含基因的病原體－－普里昂蛋白
1　慢性病毒症使腦部變成海綿狀
2　慢性病毒症的病因其實是普里昂蛋白
3　由牛傳染至人的狂牛症
4　狂牛症的病原體是不死之身
5　含有狂牛症病原體的部位
**【Column 8】正常普里昂蛋白可抑制阿茲海默症？