生物无机化学

生物无机化学第1页，课件共49页，创作于2023年2月生物无机化学一、概述二、生命元素与生物配体三、金属蛋白四、金属酶五、生物膜与离子载体第2页，课件共49页，创作于2023年2月生物膜细胞膜plasmamembrane细胞器膜线粒体膜内质网膜溶酶体膜核膜重要作用： 细胞内环境的稳定 物质代谢 能量转换 信息传递2.生物膜第3页，课件共49页，创作于2023年2月细胞膜第4页，课件共49页，创作于2023年2月组成： 主要由脂质（lipid）和蛋白构成 脂质体以磷脂为主， 磷酸甘油酯（phosphoglyceride）R(14~24)16.18第5页，课件共49页，创作于2023年2月膜脂均为两性分子亲水部分——极性头疏水部分——疏水尾双分子层内外亲水，中间疏水第6页，课件共49页，创作于2023年2月膜结构－－ 流动镶嵌模型①双分子层：膜脂分子可以自由横向运动 流动性、柔韧性、高电阻、离子通透性②膜蛋白：自由侧向扩散，但不能翻转 少许有专一结合。第7页，课件共49页，创作于2023年2月3.跨膜运送 生物膜是细胞和各种细胞器的屏障，选择性地允许一些分子、离子通过。功能：*稳定细胞分子体积、pH值、物质成分、酶活动环境；*摄取、浓缩有用物质； 排出多余、无用物质；*保持浓度梯度，传递生物信息；*智能化——识别物种，控制数量。第8页，课件共49页，创作于2023年2月被动运送：顺浓度梯度，不耗能*简单扩散：遵循扩散定律，速度的梯度对于离子比较困难，疏水层阻挡，游泳过河*促进运送：依靠某些物质帮助过河，小分子离子载体：ionophore 形成脂溶性离子载体配合物,坐船离子通道：ionicchannel，贯穿膜两侧,隧道运送方式第9页，课件共49页，创作于2023年2月主动运送：逆浓度梯度，耗能离子泵：ionicpump，需要离子载体和蛋白质帮助钠泵，钙泵胞饮pinocytosis和胞吐exocytosis作用质膜内陷形成第10页，课件共49页，创作于2023年2月4.钠泵 [K+]细胞内>细胞外 [Na+]细胞内<细胞外 钠泵，逆浓度梯度 运送K+、Na+K+Na+质膜上的专一运送系统 速率取决于内部[Na+]，成正比 能量由ATP水解提供第11页，课件共49页，创作于2023年2月第12页，课件共49页，创作于2023年2月6.天然离子载体 目前已知的天然离子载体均为抗菌素（antibiotic）1).环状离子载体2).链状离子载体3).通道离子载体第13页，课件共49页，创作于2023年2月1).环状离子载体*缬氨霉素 36元环+二缩酯肽

环内腔有多个氧原子，碱金属配位，1:1 外侧疏水残基，疏水外层，脂溶性。第14页，课件共49页，创作于2023年2月功能：由环境改变而触发的可逆配位，在一定条件就会解离释放出K+，完成跨膜运动。第15页，课件共49页，创作于2023年2月*大四内酯 无活菌素：八配位K+,4个呋喃氧，4个羰基氧 与碱金属形成1:1配合物第16页，课件共49页，创作于2023年2月2)链状离子载体 由一系列杂环连接而成 分子链上有多个能与金属离子配位的含氧基 一端OH 另一端COOH*，也称羧基离子载体尼日利亚菌素(nigericin) K+、H+逆向跨膜运送

莫能霉素(monensin) 运送Na+ Na+>>K+>Rb+>Li+>Cs+第17页，课件共49页，创作于2023年2月第18页，课件共49页，创作于2023年2月3）通道离子载体 大环多羟基多烯内酯类抗菌素多烯部分：亲脂多羟基部分：亲水胶束,内部亲水性通道运送正负离子和小分子选择性不强第19页，课件共49页，创作于2023年2月7.合成离子载体 模拟天然离子载体结构和功能大环配体：冠醚、穴醚链状多齿配体①冠醚crownether 第20页，课件共49页，创作于2023年2月②穴醚 第21页，课件共49页，创作于2023年2月生物无机化学一、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第22页，课件共49页，创作于2023年2月核苷酸第23页，课件共49页，创作于2023年2月DNA单链结构第24页，课件共49页，创作于2023年2月碱基配对第25页，课件共49页，创作于2023年2月DNA双螺旋结构第26页，课件共49页，创作于2023年2月六、金属与核酸的相互作用1.与核苷酸体内有重要的游离核苷酸，如ATP在核苷酸中，存在配位基团磷酸 中碱基 强戊糖 弱第27页，课件共49页，创作于2023年2月金属离子： Ca2+、Mg2+ Cu2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+M2+–ATP配合物 Mg2+、Ca2+与磷酸成键，又与N-7配位。 两种配位形式大螯合环外配位层(macrochelatedoutersphere)大螯合环内配位层(macrochelatedinnersphere)第28页，课件共49页，创作于2023年2月第29页，课件共49页，创作于2023年2月2.与DNA和RNA的相互作用RNA： 天然RNA中含有Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Cr3+、Mn2+、Zn2+多种阳离子结合牢固 一般方法很难分离 生理功能不清楚 推测Mn2+、Zn2+对RNA起稳定作用第30页，课件共49页，创作于2023年2月第31页，课件共49页，创作于2023年2月第32页，课件共49页，创作于2023年2月染色体末端端粒结构第33页，课件共49页，创作于2023年2月第34页，课件共49页，创作于2023年2月3.金属离子对DNA、RNA功能的影响DNA复制： 脱氧核苷酸转移酶，需Mg2+、Mn2+和Co2+存在时才把dATP、dGTP、dCTP、dTTP搬运到DNA聚合酶上。DNA聚合酶本身含有ZnDNA聚合酶在Mg2+、Mn2+和Co2+存在下，开始复制转录RNA： Mg2+、Mn2+、Co2+对RNA聚合酶有激活作用 Mg2+使RNA聚合酶具有识别核糖核苷作用，不混入脱氧者第35页，课件共49页，创作于2023年2月翻译：

Mg2+的存在使t-RNA识别密码，但[Mg2+]大到一定程度，会出现错码。过多[Mg2+]，不能识别密码的第三个字母，即UUC与UUA不分，PheLeu

第36页，课件共49页，创作于2023年2月4.锌指蛋白 基因的复制、转录、翻译，一般需要与特定蛋白结合而激活启动，复制激活因子、转录因子等含有锌指蛋白结构第37页，课件共49页，创作于2023年2月第38页，课件共49页，创作于2023年2月第39页，课件共49页，创作于2023年2月5.DNA构型探针 DNA二级构象无可靠方法测定 用金属配合物作DNA构型探针 用于判别B-DNA和Z-DNA B-DNAZ-DNA 大部分 少部分 碱基内侧 外侧 疏水保护 保护少 易受攻击，导致基因突变致癌第40页，课件共49页，创作于2023年2月例：黄曲霉素B1 强烈的阻碍B-DNA作用 2-乙酰基荧光素 与A-8`-C结合,使DNABZ导致基因突变，致癌。其它致癌物：作用于：嘌呤N7嘧啶C5甲基化，破坏B－Z平衡第41页，课件共49页，创作于2023年2月DNA碱基加成物形成位点（化学致癌）

第42页，课件共49页，创作于2023年2月探针配合物： J.Barton（加州大学伯克利）为代表合成了一系列带正电荷、手性、荧光金属配合物，代表：[Ru(phen)3]2+二氮杂非手性拆分对映体与 左右第43页，课件共49页，创作于2023年2月与DNA作用 其中一个phen插入碱基之间 另两个在大沟中，要求空间匹配右手旋对映B-DNA左手旋对应Z-DNA荧光谱第44页，课件共49页，创作于2023年2月6.抗癌药物顺铂1965年，B.Rosenberg 电场对细菌生长的影响细胞分裂受到抑制，300倍大的菌丝Pt电极培养液中加了NH4Cl其它电极则无此现象。进一步研究表明，电流作用， 使PtPt2+溶液 生成cis-[Pt(NH3)2Cl2] 抑制细胞分裂第45页，课件共49页，创作于2023年2月1969，Rosenberg抗癌活性 与DNA上的G结合，抑制DNA复制1970s，临床商业化 肾毒性，头颈部癌 泌尿系统毒性 铂、铂族化合物第二代、第三代 第46页，课件共49页，创作于2023年2月其中，NH3是保留基团，与Pt结合牢固 Cl是离去基团反式异构体中，Cl-的离去速度比顺式快5～10倍 迅速被取代