第一章生物无机化学概论

第一章生物无机化学概论第1页，共38页，2023年，2月20日，星期一计亮年，毛宗万；生物无机化学导论，科学出版社。杨频，高飞；生物无机化学原理，科学出版社。第2页，共38页，2023年，2月20日，星期一3.Lippard，席振峰（译）；生物无机化学原理，北京大学出版社。4.郭子建，孙为银；生物无机化学，科学出版社。第3页，共38页，2023年，2月20日，星期一

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第一章绪论第4页，共38页，2023年，2月20日，星期一生物学无机化学生物无机化学研究生物体系内金属元素和其它非金属元素在生物体内的形态、结构、特性和功能Structure——Property——ActivityRelationship什么是生物无机化学？对处于生命环境中的无机元素进行研究的学科机体中固有的无机元素环境接触中外来的以及人为引入机体的无机元素第5页，共38页，2023年，2月20日，星期一前者研究金属离子及其化合物对生物体的生理和病理作用。

BioinorganicChemistry和InorganicBiochemistry是介于生物化学和无机化学之间的边缘学科。

生物化学家、医学家研究无机生物化学和无机化学家研究生物无机化学的角度有些差异。后者研究金属离子及其化合物与生物体系的相互作用。

第6页，共38页，2023年，2月20日，星期一J.ofInorganicBiochemistryJ.ofBiologicalInorganicChemistryScientificjournals第7页，共38页，2023年，2月20日，星期一国际生物无机化学会议（ICBIC）简介

ICBIC―1970年美国无机化学与模型研究方法ICBIC―01976年英国无机化学和生物交叉地带发展ICBIC―11983年意大利ICBIC―21985年葡萄牙ICBIC―31987年荷兰ICBIC―41989年美国ICBIC―51991年英国金属识别、储存、输送和组装ICBIC―61993年美国固氮酶的分子结构以及自然界

N2转变为NH3的功能及其机理International-Conference-on-Biological-Inorganic-Chemistry第8页，共38页，2023年，2月20日，星期一ICBIC―71995年德国金属离子对基因调节影响ICBIC―81997年日本丙烯腈水合酶合成丙烯酰胺ICBIC―91999年美国ICBIC―102001年意大利中枢神经系统的生物无机化学ICBIC―112003年澳大利亚金属离子在细胞的交通图，以及许多交通干线的划分和金属离子的走向ICBIC―122005年美国ICBIC―132007年奥地利ICBIC―142009年日本ICBIC―15

2011年

加拿大第9页，共38页，2023年，2月20日，星期一国际应用生物无机化学学术讨论会（ISABC）简介

ISABC―11990年武汉金属药物和抗癌药ISABC―21992年广州生物矿化和生物材料ISABC―31994年澳大利亚利用生物电子转移设计制作生物传感器ISABC―41997年南非环境生物无机化学ISABC―51999年希腊地中海贫血InternationalSymposiumonAppliedBioinorganicChemistry

第10页，共38页，2023年，2月20日，星期一ISABC―62001年英国ISABC―72003年墨西哥ISABC―82004年香港小分子修饰使蛋白酶功能改变和关闭ISABC―92006年阿根廷

ISABC―102009年

匈牙利ISABC―112011年

西班牙ISABC―122013年

广州第11页，共38页，2023年，2月20日，星期一国内定期召开全国生物无机化学学术讨论会，2003年召开全国生物无机化学咨询会议，共同讨论未来我国生物无机化学的发展方向,生物无机化学研究方向紧跟时代步伐,不断深入和调整。

第12页，共38页，2023年，2月20日，星期一

王夔北京大学

计亮年中山大学同济大学

倪嘉缵

长春应化所深圳大学生物无机化学家，中科院院士第13页，共38页，2023年，2月20日，星期一

黄仲贤复旦大学

杨频山西大学

徐辉碧华中科技大学第14页，共38页，2023年，2月20日，星期一

江雷中科院化学所北航，院士，长江学者

郭子建南京大学，长江学者

毛宗万中山大学，杰青

曲晓刚长春应化所，杰青第15页，共38页，2023年，2月20日，星期一

长期以来，人们把绝大多数碳的化合物称为有机化合物，他们主要由C、H、O、N、X、S、P等元素组成,而把其余的化合物都化入无机化合物的范畴。

现在，人们已经认识很多生命过程都与过去认为“没有生命”的元素(无机元素)有关。这些无机元素包括纯的金属元素及非金属元素。这些元素不仅对于维持生物大分子的结构至关重要，而且还广泛参与到各种生命过程中，为在物质输送、信息传递、生物催化和能量转换中起关键作用。

第16页，共38页，2023年，2月20日，星期一血红蛋白(Hemoglobin)QuaternarystructurechangesuponbindingofO2

(topview)第17页，共38页，2023年，2月20日，星期一结合氧的部位血红素辅基第5个部位来自蛋白的第93位His血红素中Fe的配位第18页，共38页，2023年，2月20日，星期一第19页，共38页，2023年，2月20日，星期一肌红蛋白(Myoglobin)的结构第20页，共38页，2023年，2月20日，星期一带有咪唑基的游离血红素与CO结合肌红蛋白与CO形成的复合物氧合肌红蛋白CO对Fe的亲和力远远高于氧！第21页，共38页，2023年，2月20日，星期一叶绿素第22页，共38页，2023年，2月20日，星期一在自然界中，维生素B12常以辅酶的形式存在，是最主要的辅酶之一。VB12对维持肌体正常生长以及红细胞的产生都是极其重要的第23页，共38页，2023年，2月20日，星期一

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：1-2生物无机化学研究的内容

第24页，共38页，2023年，2月20日，星期一(1).金属离子及其化合物与生物大分子的相互作用及功能的调控机理与核酸、核苷酸的相互作用

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。第25页，共38页，2023年，2月20日，星期一(2).金属蛋白和金属酶的化学结构与功能、催化机理以及模型化合物的构建（a）金属离子的成键位置（b）活性中心周围微环境（c）蛋白链在保证金属离子正常工作的贡献（d）蛋白链与底物的结合方式第26页，共38页，2023年，2月20日，星期一（3）.生物矿化、生物纳米的程序化组装及智能仿生体系自然界中，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。第27页，共38页，2023年，2月20日，星期一

莲花叶子的防水

第28页，共38页，2023年，2月20日，星期一(4).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。第29页，共38页，2023年，2月20日，星期一第30页，共38页，2023年，2月20日，星期一硒：地方性疾病克山病——心脏损伤性疾病大骨节病——慢性对称性畸形骨关节病(5).元素生物无机化学与环境生物无机化学探讨常见的疾病的发病与某些金属元素与非金属元素之间的关系，研究调节和控制这些元素来防止病变的发生。第31页，共38页，2023年，2月20日，星期一第32页，共38页，2023年，2月20日，星期一一些在药用上有较大价值的元素钒：

第33页，共38页，2023年，2月20日，星期一(6).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。第34页，共38页，2023年，2月20日，星期一第35页，共38页，2023年，2月20日，星期一•Pt(II):Cisplatin(cis-[Pt(NH3)2Cl2]),chemotherapy

(inhibitionofcelldivision,notcellgrowth)第36页，共38页，2023年，2月20日，星期一(7).离子载体（ionophore）能运载金属离子通过生物