生物无机化学-..pptVIP

生物配体 具有生物学功能（生物活性）的配体: 1).简单阴离子 F-、Cl-、Br-、I-、OH-、SO42-、HCO3-、HPO42-等。 2).小分子配体 H2O、O2、氨基酸、小肽、卟啉、卟吩、核糖、碱基、核苷、核苷酸、羰酸等。 *氨基酸的性质： a. 水溶性：取决于R，8种疏水，12种亲水 b. 酸碱两性： －NH2 碱性 －COOH 酸性 形成内盐 氨基酸：20种人体必需，10种可自我合成 *特点：?-aa, L-型 *结构通式： 等电点pI ----氨基酸在溶液中只以两性离子形式存在，分子的净电荷为零，这时的pH为氨基酸的等电点(isoelectric point, pI) 20种氨基酸， pI 位于pH 2.77～10.76 之间 等电点时，氨基酸凝聚力强，易沉淀 氨基酸的分离 沉淀 电泳 c. 还原性 反应快速完全 用于定量测定——Van Slyke定氮法 d. 多齿配体 形成五元环，很好的配体 e. 氨基酸侧链配位 大分子配体 －－－－蛋白质、核酸、多糖 蛋白质：氨基酸的缩合产物 蛋白质结构 一级结构：aa的数目及次序 二级结构：?螺旋 ?折迭 氢键作用 三级结构： 在二级结构基础上形成的一条肽链的宏 观分子形态。如球蛋白：氢键、疏水力 四级结构：多条肽链的聚集体。 一级结构：aa的数目及次序 二级结构：氢键作用 ?螺旋 ?折迭 * 生物无机化学 一、概述 二、生命元素与生物配体 三、金属蛋白 四、金属酶 五、生物膜与离子载体 六、金属与核酸的相互作用 现实生活中随处可见与生物无机相关的问题： 矿泉水： －－－－K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 生命必需元素 ②吃饭为什么要加盐？NaCl －－－－Na在植物中含量少。 而对人类是必需的。 一、概述： 顾名思义，生物无机化学是介于生物化学和无机化学之间的边缘交叉学科。 新兴学科，研究内容十分广泛。 研究什么呢？ 生物科学： 一切有生命的东西 细菌 — 植物 — 动物 — 人 无机化学：元素及其化合物(1982年莫勒定义) 1. 发展历史 1940年，碳酸酐酶(CA, Carbonate Hydrolyase)被证实为第一个金属酶。Zn酶 呼吸作用的重要环节 CO2 +H2O HCO3- + H+ k1 25oC, pH=7 k1=0.037s-1 加入CA k1=4～6?107s-1 提高了9个数量级，是目前已知酶效率最高的一个反应。 研究特点：工作比较零散，发展初期，不系统。 特别是早期的工作，主要是生物学家、营养学家从医学、免疫、环保等方面研究各自遇到的问题，没有系统地从化学的角度进行研究。 两种角度 生物学家，强调生理、病理作用 化学家，分子水平，研究其状态与功能 随着微量分析技术的提高，无机元素的功能更多地被发现，几乎渗透到生命过程的各个阶段。 1960s~1970s，更多无机元素在生物体中被发现 1970，Vinginia国际生物无机化学讨论会 《Bioinorganic Chemistry》论文集 1971，《Bioinorganic Chemistry》创刊 1979，更名 J. Inorganic Biochemistry，本领域重要杂志 1973，开始出版的系列丛书，H. Sigel主编 《Metal Ions in Biological Systems》 1983，定期召开国际生物无机化学会议（两年一届） 包括： 调控作用－－信息传递 结构作用－－硬组织，大分子构象 输运作用－－物质传输，能量转换 催化作用－－生物催化， 现已认识到，无机元素不仅对维持生物大分子的结构至关重要，而且广泛参与各种生命过程。 2. 研究内容： －－在分子水平上研究生物体内与无机元素(金属和非金属)有关的各种相互作用。 研究重点： －－研究金属与生物配体形成的具有生物活性的配合物的组成、结构、状态和功能。 生物活性配合物 金属离子本身（或其水合离子）常常并没有某种生物活性， 只有与具有特定结构的配体结合成配位化合物后，才表现出特定的活性。 e.g. Fe2+ + O2 —? Fe3+ O2 Fe2+– heme–Hb —? 可逆载氧 配位原则： 生物配体与金属的结合，遵循Lewis软硬酸碱规则。 常见生物活性配合物的功能： 固碳 叶绿素（Mg） 固氮 固氮酶（Mo） 载氧 血红蛋白（Fe） 肌红蛋白（Fe） 蓝铜蛋白（Cu） 生物解毒 金属硫蛋白（Cu、Zn）