生物无机化学 概论课件.pptVIP

以上24种元素作为主线构成了生物无机化学的主要部分，包括了14种金属元素。 必需元素在生物组织中的缺乏使生物组织不能达到其最佳状态。这些元素可以大致分为三类，即宏量结构元素、宏量矿物元素和微量元素。 对于不同生物体系，必需元素也有不同。例如对于植物来说，Na并非必需元素，人和动物要补充食盐，就是由于食用植物不能提供钠的缘故。B元素对动物似乎并不重要，但对植物却是必需的。 元素周期表中有100多种稳定元素，为什么生命体系仅选择以上20余种元素呢？ 它涉及化学元素的生物进化问题以及生物可用性问题。 通过比较人体、地壳和海洋中的元素分布，可以发现，人体和海洋中的元素分布更加相似。例如硅、铝、钛这些在地壳中含量非常高的矿物元素，在生物圈中的分布极微，且作用不明确。其原因可能是：这些元素在生理pH为7左右环境中都以不溶性的形式（氧化物或氢氧化物，如SiO2、Al2O3、TiO2等）存在，它们的生物可用性很低。 相反，钼在地壳中的含量非常低，但在pH为7时主要以这一可溶性形式存在，在海水中有相当的含量，所以它成为许多组织的必需元素。作为一个规则来说，生命必需元素在中性条件下一般都以具有较好的水溶性的离子形式存在。 需要说明的是，生命过程具有动态平衡的特点，对于每一个单独的元素来说，它们总是在不停地被排出并不停地蓄积，但它们在生物体内的总浓度要保持动态平衡。 动态平衡中元素输出与输入的速度（交换速度）和元素所组成化合物的类别、活性大小及储备的位置有关。根据化学动力学原理，低电荷的离子交换速度较快，如K+、MnO4-等，而高价离子如Fe3+则交换速度较慢。当然交换速度也与离子所处的部位有关，如骨骼中的Ca2+虽然为二价，但由于其所处的是固态环境，其交换速度同样较慢。 不管金属离子的交换速度如何，它们一定要保持动态平衡，如果该平衡一旦遭到破坏，就会引起一系列不正常的生理反应，反映在人体上即是某些疾病的出现。当然，元素的过剩也会破坏动态平衡，同样会引起一系列疾病的产生。 第三节 金属中心的结构与功能： 金属生物大分子的分类 自然界利用金属离子的特殊性质来完成一系列其他物质所不能替代的、具有特殊功能的生命过程。如果以功能分类，这些元素可以概括为以下一些代表性的功能：结构功能、催化功能、电子转移功能、电荷载体、储备功能、基因等的调控功能等。 如果按照金属生物大分子类型分类，又有金属蛋白、金属酶、离子通道蛋白、核酸酶等。它们在氧气的输运、电子转移、结构及功能调控、氧化－还原、水解、转氧、异构化、底物裂解、催化DNA和RNA的降解、离子传输等方面发挥着至关重要的作用。 双氧输运 双氧输运 * * 化学学院无机化学教研室 生物无机化学 Bioinorganic Chemistry 生物无机化学是由无机化学与生物学、医学等学科交叉所形成的一门独立的、系统的新兴学科。 许多关键的生物过程都需要金属离子，包括呼吸、大量的代谢、固氮、光合作用、发育、神经传递、肌肉收缩、信号传导、以及对毒剂和诱变剂的防护等等。 本课程在介绍生物大分子的结构、性能和研究生物大分子的物理化学方法的基础上，着重介绍含铁、锌、铜、钼、镍等金属酶、金属蛋白体系。此外，对无机药物化学等进行简要介绍。 1. 生物无机化学 郭子建等编 科学出版社（2006年） 2. 生物无机化学原理 席振峰等译 北京大学出版社（2000年） 3. 生物无机化学导论 计亮年等编 中山大学出版社（2001年） 4. 生物无机化学原理 杨频等编 科学出版社（2002年） 主要参考书目 课时： 30课时 考核方式： （1）平时成绩 30% （2）开卷考试 70% 目 录 第一章 生物无机化学概论 第二章 生物大分子的结构及性质 第三章 生物无机化学中的物理化学方法 第四章 天然含铁氧载体及其模拟物 第五章 血红素蛋白及催化体系 第六章 铁的吸收、转运及储备 第七章 含锌酶和含锌蛋白 第八章 含铜蛋白及含铜酶 第九章 钼酶及含钼蛋白 第十章 镍酶 第十一章 医药中的金属：药物与疾病 第十二章 金属与人