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1、第十一章生物无机化学2010.11主要内容概述生命体中的元素载氧金属蛋白电子载体金属酶和金属辅酶生物无机化学在医学上的应用一、概论生物学有机化学Ｈ、Ｃ、ＯN、Ｐ、Ｓ生命的基本物质:蛋白质、糖、脂肪、核酸无机元素Na、K、Ca、Mg、ClNa：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，电荷携带高等动物必需微量元素的发现历史元素年代元素年代铁（Fe）17世纪铬（Cr）1959碘（I）1850锡（Sn）1970铜（Cu）1928钒（V）1971锰（Mn）19
2、31氟（F）1971锌（Zn）1934硅（Si）1972钴（Co）1935镍（Ni）1974钼（Mo）1953砷（As）1975硒（Se）195720世纪70年代成为独立学科生物学无机化学生物无机化学BioinorganicChemistryJournalofInorganicBiochemistry研究对象：无机元素在体内的存在形式、结构、性质与生物活性之间的关系。配合物化学、超分子化学研究方法生物无机化学物理和结构化学作用机理溶液化学溶液作用方式合成化学模型化合物RaFrRnAtPoBiPbTl
3、HgAuPtIrOsReWTaHfLaBaCsXeISbSbSnInCdAgPdRhRuTcMoNbZrYSrRbKrBrSeAsGeGaZnCuNiCoFeMnCrVTiScCaKArClSPSiAlMgNaNeFONCBBeLiHeH二、生命体中的元素绿色为生命必需元素生命必需元素(essentialelements)维持生命所必需的元素存在于正常的组织中在各种物种中保持一定的浓度范围若从机体排出将引起生理和结构的变态；重新引入，上述变态消除。体重70kg的人体中元素的平均含量元素含量/g·人―
4、1元素含量/g·人―1H6580Cl115C12590Fe6N1815Zn1~2O43550Mn<1P680Mo<1S100Co<1Na70Cu<1K250Ni<1Mg42I<1Ca1700生命体必需元素>99.95%宏量元素O,C,H,N,P,S,Ca,Na,K,Cl,Mg微量和痕量元素Fe,Zn,Cu,V,Cr,Mn,Mo,Co,NiSn,F,I,Se,Si,As,B,Cd,Hg,Pb…..不同的金属离子与蛋白结合蛋白质及肽酶水解酶羧肽酶(Zn)氨肽酶(Mg,Zn)磷酸脂酶(Mg,Zn,Cu)氧
5、还酶氧化酶(Fe,Cu,Mo)羟化酶(Fe,Cu)超氧化物歧化酶(Cu,Zn,Mn)异构酶及合成酶的辅酶维生素B12辅酶(Co)调节蛋白和调节肽钙调蛋白(Ca)人血浆促生长因子(Cu)锌指蛋白(Zn)运送及储存蛋白电子载体细胞色素(Fe)铁硫蛋白(Fe)蓝铜蛋白(Cu)金属储存及运送蛋白和结构蛋白铁蛋白(Fe)运铁蛋白(Fe)金属硫蛋白(Cu,Zn,Hg,Cd..)胶原蛋白(Ca)载氧蛋白血红蛋白(Fe)肌红蛋白(Fe)血蓝蛋白(Cu)血钒蛋白(V)碳酸酐酶金属离子与生物小分子作用生物小分子光敏氧化
6、物质叶绿素(Mg)无机硬组织骨及软骨(Ca,P,Si)离子载体生命必需的无机元素在生物体中的 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
7、度－生物效应关系图元素浓度有益生物效应缺乏最适合中毒死亡微量生命必需元素含量异常 对哺乳动物的影响元素不足的影响过量的影响Zn侏儒病，发育不全，皮炎贫血症Ca畸形骨骼，手足抽筋动脉粥样硬化，胆结石Fe贫血症扩尿症，铁尘Mg惊厥麻木Cu贫血症，头发卷曲或褪色黄疸，威尔逊氏病症Co贫血症心力衰竭，红细胞增加V血性胆固醇降低生长减弱其它元素有益元素(beneficialelements)——缺乏仍可维持生命中性元素(contaminatingelements)——生理尚不能确定有毒元素(polluting
8、elements)——阻碍正常的生命过程有毒元素过量对哺乳动物的影响元素过量的影响Be吸入引起肺癌Hg脑炎，神经炎Sb心脏病Pb贫血症，脑损伤，肾癌Cd高血压有毒元素元素浓度有益生物效应可耐受中毒死亡三、载氧金属蛋白血红蛋白和肌红蛋白：脊椎动物的氧载体蚯蚓血红蛋白：某些海洋蠕虫如星虫的氧载体血蓝蛋白：软体动物如蜗牛等的氧载体血钒蛋白：某些海鞘类动物的氧载体脊椎动物载氧金属蛋白血红蛋白(hemoglobin)普遍存在于脊椎动物的血液中，是血红细胞的主要成份。生物功能：从
