生物无机化学第一章-绪论..pptVIP

生物无机化学 1-1 什么是生物无机化学 1-2 生物无机化学研究的内容 1-3 生物无机化合物的类型及研究方法 1-4 生命元素 随着无机化学和生物化学的发展，人们在研究中发现，某些微量金属元素及非金属元素在各种不同的生物过程中起着极其重要的作用。为此，无机化学和生物化学工作者及其它（为医学、营养学、临床化学）工作者，各自展开大量的研究。自50年代起，通过一些会议，促进了有关工作者的接触和研究成果的交流。 高等动物必需微量元素的发现历史 无机元素 Na：电荷载体，渗透压平衡 K： 电荷载体，渗透压平衡 Mg：结构，水解酶，异构酶 Ca：结构，触发剂，电荷携带 血红蛋白(Hemoglobin)的结构 肌红蛋白(Myoglobin)的结构 1-2 生物无机化学研究的内容 鉴于生物无机化学正处于向前发展的阶段，并迅速向各方面渗透，对其研究内容，目前只能作一大致概括。主要有： (1). 金属离子及其化合物与生物大分子的相互作用 与核酸、核苷的酸的相互作用热门课题：金属离子对DNA构象的影响；金属离子特别是金属配合物对不同构型DNA选择性的结合。 （3）. 电子传递反应 生命过程的核心是能量传递，而能量传递的中心过程是电子传递。生物体内电子传递与化学反应中的电子传递有着重要的区别。 研究生物介质的中长程电子传递是生物无机化学的热门课题 （4）. 生物矿化 自然界中，无论是细菌、微生物，还是植物、动物，都可以在体内形成矿物，称为生物矿物材料（骨、牙、软骨、软体动物外骨骼、蛋壳等）。它们是矿物与基质构成的复合材料，其高度的装配有序性、特殊的理化性质、可控的动态性质和特殊的生物功能都引起人们的关注。 研究生物矿化这一生物无机化学基本反应，有望在医学和新材料的应用方面取得突破。 (5).金属离子与细胞的相互作用研究 是金属摄入、转运、分布以及它们的生物效应的化学基础； 是解释生物效应的分子机理的必需。 细胞——复杂的反应体系：组分、多物种、多反应、反应物定位。 事实上，生物化学所研究的所有生物分子都只存在于细胞内。 硒：地方性疾病 一些在药用上有较大价值的元素钒： (7). 合成新的药物并且研究药理。如合成抗癌药物，抗艾滋病药物，研究其抗病机理；合成人造血液（输氧及机理）；合成解毒剂，用于清除重金属中毒；合成某些络合剂（药）去除有害细菌生存的某些金属元素。 (8). 离子载体（ionophore） 能运载金属离子通过生物膜的有机配体。 与金属离子与细胞的相互 作用研究直接关联。 储量和产量，我国占世界首位。 近年发现，稀土作为微量肥料添加剂、 微量饲料料添加剂能显著提高农作物、家畜的产量。 是否有毒？ 人们长期食用是否危险？ 卟啉 卟吩的衍生物 高度共轭的稳定体系，拥有26个离域?电子组成的大?键 具有芳香性 金属卟啉 血红素 是一类铁卟啉配合物的总称。 金属酶和金属辅酶 金属离子为配位和活性中心 Fe、Cu、Zn、Mo、Mn、Ni等 均含蛋白质链 催化效率高 使反应加速106或更高 专一性强 往往一种酶只能催化一种生化反应，故酶的种类繁多 生命体中元素分布 生命必需的无机元素的主要生理功能 催化作用 已知众多的酶中，大约1/3涉及各种 金属元素 结构作用 结构性物质、稳定大分子结构、 维持蛋白质特定构象 调控作用 碱金属和碱土金属离子在生物体内调控 作用；且离子流可通过细胞膜和各种界 面传递信息 输运作用 某些含金属元素的生物大分子是 电子、双氧的载体 Bertrand定则--最适宜浓度定律 每一种元素，在生物体内都有一个安全的最佳浓度范围。 元素浓度超过一定界限后，不管是哪种元素都是潜在的有害元素。 体内元素浓度－生物效应关系图 微量生命必需元素含量异常对哺乳动物的影响 其它元素 有益元素(beneficial elements) ——缺乏仍可维持生命 中性元素(contaminating elements) ——生理尚不能确定 有毒元素(polluting elements) ——阻碍正常的生命过程 有毒元素过量对哺乳动物的影响 有毒元素 人体内的过氧化氢酶是一种以铁（Ⅲ）-原卟啉为辅基的金属酶，它的结构十分复杂，分子量达22万左右。过氧化氢酶分子中铁（Ⅲ）-原卟啉（即高铁血红素，其结构类似于亚铁血红素）是酶催化过氧化氢分解为水和氧的的活性中心。人们用铁（Ⅲ）与三亚乙