General note |
SECTION A: CHEMICAL BASIS OF LIFE ������������������������������������������������������������������ 1<br/>1. Biochemical Perspective to Medicine ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3<br/>History of biochemistry; Ionic bonds; Hydrogen bonding; Hydrophobic interactions;<br/>Principles of thermodynamics; Donnan membrane equilibrium<br/>2. Subcellular Organelles and Cell Membranes ������������������������������������������������������������������������������������������� 10<br/>Nucleus; Endoplasmic reticulum; Golgi apparatus; Lysosomes; Mitochondria; Plasma<br/>membrane; Transport mechanisms; Simple and facilitated diffusion; Ion channels;<br/>Active transport; Uniport, symport and antiport<br/>3. Amino Acids: Structure and Properties ���������������������������������������������������������������������������������������������������� 24<br/>Classification of amino acids based on structure; Based on side chain character;<br/>Based on metabolic fate; Based on nutritional requirements; Isoelectric point;<br/>Reactions due to carboxyl group; Reactions due to amino group; Reactions of SH<br/>group; Peptide bond formation<br/>4. Proteins: Structure and Function �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 36<br/>Peptide bonds; Primary structure of proteins; Secondary structure; Tertiary structure;<br/>Quaternary structure; Sequence analysis (study of primary structure); Isoelectric pH<br/>of proteins; Precipitation reactions of proteins; Classification of proteins; Quantitative<br/>estimation of proteins<br/> 5. Enzymology: General Concepts and Enzyme Kinetics ��������������������������������������������������������������������������� 52<br/>Classification of enzymes; Coenzymes; Mode of action of enzymes; MichaelisMenten theory; Fischer’s template theory; Koshland’s induced fit theory; Michaelis<br/>constant, Km value, Vmax; Factors influencing enzyme activity; Enzyme activation;<br/>Inhibition, competitive, noncompetitive; Allosteric inhibition, suicide inhibition; Covalent<br/>modification; Isoenzymes<br/>6. Clinical Enzymology ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 78<br/>Creatine kinase; Alkaline phosphatase; Acid phosphatase; Prostate specific antigen;<br/>Cholinesterase; Glucose-6-phosphate dehydrogenase; Amylase and lipase; Enzymes<br/>used as therapeutic agents<br/>7. Chemistry of Carbohydrates ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 88<br/>Nomenclature and classification of sugars; Stereoisomers; Glucose, mannose and<br/>galactose; Fructose; Reactions of monosaccharides; Glycosides; Amino sugars<br/>and deoxy sugars; Pentoses; Sucrose, lactose and maltose; Starch, glycogen and<br/>cellulose; Heteroglycans, mucopolysaccharides<br/>8. Chemistry of Lipids ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 103<br/>Classification of lipids; Classification of fatty acids; Saturated and unsaturated fatty<br/>acids; Neutral fats or triacylglycerols; Phospholipids; Phosphatidylcholine or lecithin;<br/>Sphingomyelin; Non-phosphorylated lipids<br/>Contents<br/>xii Textbook of Biochemistry<br/>SECTION B: GENERAL METABOLISM ���������������������������������������������������������������� 115<br/>9. Overview of Metabolism ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 117<br/>Study on six levels of organizations; Metabolic pathways and control mechanisms;<br/>Metabolic profile of organs; Metabolic adaptations during starvation<br/>10. Metabolic Pathways of Glucose �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 126<br/>Digestion of carbohydrates; Absorption of glucose and glucose transporters;<br/>Glycolysis pathway and its regulation; Energy yield from glycolysis; Cori’s cycle;<br/>Pyruvate as a junction point; Gluconeogenesis and malate shuttle; Glucose<br/>alanine cycle; Glycogenolysis; degradation of glycogen; Glycogenesis; glycogen<br/>synthesis; Regulation of glycogen; Cyclic AMP; Glycogen storage diseases; Hexose<br/>monophosphate shunt pathway; Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency;<br/>Glucuronic acid pathway; Essential pentosuria; Polyol pathway<br/>11. Regulation of Blood Glucose, Insulin and Diabetes Mellitus ������������������������������������������������<br/>Contents xiii<br/>17. General Amino Acid Metabolism (Urea Cycle and One-Carbon Metabolism) ������������������������������������� 252<br/>Digestion of proteins; Absorption of amino acids; Meister cycle; Cathepsins,<br/>proteasomes; Interorgan transport of amino acids; Transamination and<br/>transdeamination; Formation of ammonia; Urea cycle; Urea cycle disorders; Urea level<br/>in blood; One carbon metabolism; Hyperammonemia<br/>18. Aliphatic Amino Acids ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 267<br/>Glycine; Creatine, creatine phosphate and creatinine; Serine, choline; Alanine;<br/>Methionine; Transmethylation reactions; Cysteine, Glutathione; Homocysteine and<br/>homocystinurias; Cystinosis, Cystathioninuria; Glutamic acid, Glutamine; Aspartic<br/>acid, Asparagine; Lysine; Arginine, nitric oxide; Ornithine, polyamines; Valine, leucine,<br/>isoleucine<br/>19. Aromatic Amino Acids ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 288<br/>Phenylalanine (Phe) (F); Tyrosine (Tyr) (T); Phenylketonuria (PKU); Alkaptonuria;<br/>Albinism; Hypertyrosinemias; Tryptophan (Trp) (W); Histidine (His) (H); Proline (Pro)<br/>(P) and Hydroxyproline; Aminoacidurias<br/>20. Citric Acid Cycle ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 303<br/>Citric acid cycle; Significance of citric acid cycle; Regulation of citric acid cycle;<br/>Integration of metabolism<br/>21. Biological Oxidation and Electron Transport Chain ������������������������������������������������������������������������������ 312<br/>Redox potentials; Biological oxidation; Enzymes and coenzymes; High energy<br/>compound; Organization of electron transport chain; Chemiosmotic theory; ATP<br/>synthase; Inhibitors of ATP synthesis<br/>22. Heme Synthesis and Breakdown ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 325<br/>Structure of heme; Biosynthesis of heme; Porphyrias; Bilirubin metabolism; Plasma<br/>bilirubin; Jaundice<br/>23. Hemoglobin ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 339<br/>Structure of hemoglobin; Oxygen dissociation curve; Transport of carbon dioxide; Fetal<br/>hemoglobin; Carboxy hemoglobin; Met-hemoglobin; Hemoglobinopathies; Sickle cell<br/>anemia; Thalassemias; Myoglobin; Anemias<br/>SECTION C: CLINICAL AND APPLIED BIOCHEMISTRY ������������������������������������ 355<br/>24. Liver and Gastric Function Tests ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 357<br/>Serum and urine bilirubin; Tests based on synthetic function; Enzymes indicating<br/>hepatocellular damage; Gastric function and HCl secretion, Gastric juice analysis;<br/>Pancreatic function tests<br/>25. Kidney Function Tests ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 370<br/>Glomerular functions; Tubular functions; Abnormal constituents of urine; Clearance<br/>tests: Inulin, creatinine and urea; Proteinuria; Tests for tubular functions<br/>26. Plasma Proteins ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 384<br/>Plasma proteins; Electrophoresis; Albumin, functions, clinical significance;<br/>Hypoalbuminemia; Globulins, alpha, beta, gamma; Transport proteins in blood; Acute<br/>phase proteins in blood; Ceruloplasmin; Alpha-1 antitrypsin; Clotting factors<br/>xiv Textbook of Biochemistry<br/>27. Acid-Base Balance and pH ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 395<br/>Acids and bases; pH; Buffers; Acid base balance in the body; Bicarbonate buffer<br/>system; Respiratory regulation of pH; Renal regulation of pH; Relation of pH and<br/>potassium; Respiratory acidosis; Metabolic acidosis; Respiratory alkalosis; Metabolic<br/>alkalosis<br/>28. Electrolyte and Water Balance ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 410<br/>Intake and output of water; Osmolality of extracellular fluid; Electrolyte composition<br/>of body fluids; Regulation of sodium and water balance; Renin-angiotensin system;<br/>Isotonic/hypotonic/hypertonic contraction, ECF; Isotonic/hypotonic/hypertonic<br/>expansion, ECF; Sodium metabolism; Potassium metabolism; Chloride metabolism<br/>29. Body Fluids (Milk, CSF and Amniotic Fluid) ������������������������������������������������������������������������������������������ 421<br/>Milk; Colostrum; Cerebrospinal fluid; Amniotic fluid<br/>30. Free Radicals and Antioxidants ................................................................................................................425<br/>Reactive oxygen species; Generation of free radicals; Damage produced by free<br/>radicals; Free radical scavenger enzyme systems; Clinical significance; Lipid<br/>peroxidation; Antioxidants<br/>31. Laboratory Techniques, Quality Control and Metabolic Diseases ������������������������������������������������������� 432<br/>Electrophoresis; Adsorption chromatography; Partition chromatography; Ion exchange<br/>chromatography; Gel filtration chromatography; Enzyme Linked Immunosorbent Assay<br/>(ELISA); Colorimeter; Spectrophotometer; Mass spectrometry; Preanalytical variables;<br/>Anticoagulants and preservatives; Quality Control in the laboratory; Accuracy,<br/>precision, specificity and sensitivity; Quality control charts; External quality assurance;<br/>Prenatal diagnosis; AFP, hCG, uE3, DIA, PAPP-A; Newborn screening; Investigations<br/>for metabolic disorders<br/>SECTION D: NUTRITION ��������������������������������������������������������������������������������������� 451<br/>32. Fat Soluble Vitamins (A, D, E and K) ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 453<br/>Vitamin A; Wald’s visual cycle; Deficiency of vitamin A; Vitamin D; Deficiency of vitamin D;<br/>Vitamin E; Vitamin K<br/> 33. Water Soluble Vitamins ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 466<br/>Thiamine (Vitamin B1<br/>); Riboflavin (Vitamin B2<br/>) and FAD; Niacin, NAD+ and NADP+;<br/>Pyridoxine (Vitamin B6<br/>); Pantothenic acid and coenzyme A; Biotin; Folic acid; Vitamin B12;<br/>Ascorbic acid (Vitamin C)<br/>34. Mineral Metabolism and Abnormalities �������������������������������������������������������������������������������������������������� 491<br/>Calcium, availability and functions; Factors regulating blood calcium level; Calcium,<br/>clinical applications; Phosphorus; Magnesium; Sulfur; Iron absorption, transport,<br/>deficiency; Copper; Zinc; Fluoride; Selenium; Manganese; Lithium<br/>35. Energy Metabolism and Nutrition ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 511<br/>Calorific value, respiratory quotient; Basal metabolic rate (BMR); Specific dynamic<br/>action (SDA); Proximate principles; Nitrogen balance; Nutritional values of proteins;<br/>Limiting amino acids, supplementation; Kwashiorkor and marasmus; Prescription of<br/>the diet; Glycemic index<br/>Contents xv<br/>36. Detoxification and Biotransformation of Xenobiotics ��������������������������������������������������������������������������� 525<br/>Detoxification mechanisms; Phase one reactions; Oxidation, reduction, hydrolysis;<br/>Phase two reactions; Glucuronic acid, sulfate methylation; Phase three reactions<br/>37. Environmental Pollution and Heavy Metal Poisons ������������������������������������������������������������������������������ 531<br/>Corrosives; Irritants; Heavy metal poisons; Lead, Mercury, Aluminium; Pesticides<br/>and insecticides; Occupational or industrial hazardous agents; Air pollutants; Toxic<br/>substances in foodstuffs<br/>SECTION E: MOLECULAR BIOLOGY ������������������������������������������������������������������ 539<br/>38. Nucleotides: Chemistry and Metabolism ����������������������������������������������������������������������������������������������� 541<br/>Purines and pyrimidines; Nucleosides and nucleotides; De novo synthesis of purine<br/>nucleotides; Degradation of purine nucleotides; Uric acid and gout; De novo synthesis<br/>of pyrimidines; Disorders of pyrimidine metabolism<br/>39. Deoxyribonucleic Acid: Structure and Replication ������������������������������������������������������������������������������� 556<br/>Watson-Crick model of DNA structure; Chromosomes; Replication of DNA;<br/>DNA polymerase; Okazaki pieces; DNA repair mechanisms<br/>40. Transcription ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 569<br/>Ribonucleic acid; Messenger RNA; Transcription; Post-transcriptional processing;<br/>Reverse transcriptase<br/>41. Genetic Code and Translation ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 578<br/>Transfer RNA; Ribosomal RNA; Genetic code; Protein biosynthesis; Post-translational<br/>processing; Inhibitors of protein synthesis; Mitochondrial DNA<br/>42. Control of Gene Expression �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 589<br/>Principles of heredity; Dominant and recessive inheritance; Mutations; Operon<br/>concept; Repression and derepression; Transcription regulation in eukaryotes<br/>43. Recombinant DNA Technology and Gene Therapy ������������������������������������������������������������������������������� 600<br/>Recombinant DNA technology; Restriction endonucleases; Vectors; Molecular cloning;<br/>Gene therapy<br/>44. Molecular Diagnostics and Genetic Techniques ����������������������������������������������������������������������������������� 608<br/>DNA hybridization techniques; Southern, Northern and Western blots; Animal cloning;<br/>Molecular cloning; Restriction fragment length polymorphism; Polymerase chain<br/>reaction (PCR); Monoclonal antibodies; DNA sequencing<br/>SECTION F: ADVANCED BIOCHEMISTRY ����������������������������������������������������������� 619<br/>45. Hormones and Growth Factors ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 621<br/>Signal transduction; Cyclic AMP and G-proteins; Cyclic GMP; Hormone response<br/>element; Antidiuretic hormone; Oxytocin; Hypothalamic releasing factors; Growth<br/>hormone; Adrenocorticotropic hormone; Thyroid stimulating hormone; Gonadotropins;<br/>Synthesis of steroid hormones; Biological effects of glucocorticoids; Adrenal hyper<br/>and hypofunction; Ovarian hormones; Testicular hormones; Synthesis of thyroxine;<br/>Metabolic effect of thyroid hormones; Assessment of thyroid function; Hyperthyroidism;<br/>Hypothyroidism; Gut hormones; Growth factors<br/>xvi Textbook of Biochemistry<br/>46. Immunochemistry ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 647<br/>Immune response; Effector mechanisms; Structure of immunoglobulins;<br/>Immunoglobulins G, M, A, D and E; Multiple myeloma; Bence-Jones proteinuria;<br/>Primary and secondary immune response; Lymphokines and interleukins<br/>47. Biochemistry of AIDS and HIV������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 656<br/>Acquired immunodeficiency syndrome (AIDS); Human immunodeficiency virus (HIV);<br/>Immunology of AIDS; Laboratory diagnosis of AIDS<br/>48. Biochemistry of Cancer �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������661<br/>Mutagens and carcinogens; Oncogenic viruses; Oncogenes and oncosuppressor<br/>genes; Oncofetal antigens; Tumor markers; Anticancer drugs; Tumor immunology<br/>49. Tissue Proteins in Health and Disease ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 672<br/>Collagen, structure and synthesis; Abnormal collagens; Elastin; Keratins; Muscle<br/>proteins; Myosin, actin, troponins; Lens proteins and cataract; Prions and Alzheimer’s<br/>disease<br/>50. Applications of Isotopes in Medicine ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 680<br/>Isotopes; Radioactive decay and half-life; Units of radioactivity; Research applications;<br/>Diagnostic applications; Treatment applications; Biological effects of radiation<br/>APPENDICES ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 687<br/>I Abbreviations Used in this Book ............................................................................................................. 689<br/>II Reference Values ................................................................................................................................... 692<br/>III Conversion Chart .................................................................................................................................... 695<br/>IV Greek Alphabet (Commonly Used Letters as Symbols) ......................................................................... 696<br/>V Recommended Daily Allowance (RDA) of Essential Nutrients ............................................................... 697<br/>VI Composition of Nutrients in Selected Common Food Materials ..............................................................698 |