生物科技-生物无机化学简介 精品

O H2N CH C O H
R
HO H N CH C OH
R
O H2N CH C
R
O HN CH C O H
R
N端
肽键
C端
蛋白质是由很多个氨基酸组成的多肽大分子，由1条或 多条肽链按各自特殊方式组合而成，蛋白质中含氨基 酸数目为数十个到数万个。蛋白质分子的内部结构分 为四个层次：
一级结构：蛋白质分子中肽链氨基酸的排列顺序 二级结构：蛋白质分子中肽链本身的折叠方式，如： 螺旋。 三级结构：由于各个氨基酸残基不同性质的侧链的相 互作用， 使多肽不同长度的螺旋肽链和走向无序的 松散肽段按确定的方式形成紧密的折叠结构(如折叠)， 这种特定的空间结构称为蛋白质的三级结构。
2. 研究地球化学环境特别是工业金属对人体健康的影 响, 阐明污染元素使人体中毒致病的机理, 指出减少 污染, 预防疾病和增进健康的途径.
3. 探讨某些常见疾病的发病原因与金属元素之 间的联系, 以调节和控制这些元素来防止病 变的发生.
4. 合成新的药物, 研究药理. 如合成抗癌药物和 具有抗癌机理, 合成载氧人造血液及研究载 氧机理, 合成某些人体过量的和有害的金属 元素的解毒剂(常为配位体), 并探讨其作用机 理.
核苷酸和核酸：
生命活动主要通过蛋白质来体现，而生物的遗传特征
则主要决定于核酸。
核酸
酶的水解
核苷酸
酶的水解
核苷
磷酸
含氮杂环碱
戊糖
(嘌呤和嘧啶） (核糖或脱氧核糖)
核苷酸组成中，腺苷二磷酸(ADP)和腺苷三磷酸(ATP), 都是生物细胞中的高能物质， 多磷酸核酸的功能之一 就是将糖氧化释放出来的能量储存于高能键中。
生物. 3). 复杂的生物大分子, 如: 氨基酸, 卟啉,核苷酸,
蛋白质, 核酸等, 分子量可大可小, 配位原子 一般为N, S, O等. 主要为第二和第三类配体.
氨基酸、肽、蛋白质
组成蛋白质的基本单元是氨基酸， 不同的蛋白质分子 是由20多种－氨基酸构成的， －氨基酸可用如下通 式表示，不同的氨基酸只是R-取代基不同。
O
H2N CH C OH R
在氨基酸分子中，氨基N和羧基O可作为配位原子，与 金属离子特别是过渡金属离子配位， 此外， R基团内 的羟基，咪唑基，硫谜基， 巯基等也可与金属离子配 位。氨基酸相互聚合而成的化合物称为肽。
氨基酸聚合的方式是一个氨基酸的氨基和另一个氨基 酸的羟基脱去一个分子水， 形成肽键。
O NH2
N
HN NH N
N H
N
O
ATNຫໍສະໝຸດ OHNNH
N
NH2
G
H2N
N NH
O
C
金属蛋白和金属酶
蛋白质分为简单蛋白和结合蛋白，简单蛋白是指水解 产物只有氨基酸的蛋白， 结合蛋白是由简单蛋白与 非蛋白两部分组成， 非蛋白部分称为辅基，辅基可以 是有机化合物－糖类、酯类和核酸，也可以是金属离 子，凡是有金属部分的结合蛋白统称为金属蛋白，如 血红蛋白(氧载体), 蓝铜蛋白和铁硫蛋白(电子传递体)。
1. 含血红素辅基的蛋白(Heme), 如血红蛋白 (Hemoglobin)和肌红蛋白(Myoglobin).
2. 不含血红素的铁蛋白, 如蚯蚓血红蛋白 (Hemerythrin).
3. 含铜的蛋白, 如血蓝蛋白(Hemcyanin).
血红蛋白(Hemoglobin)的结构
血红蛋白(Hemoglobin-Hb)的活性部位
金属蛋白和金属酶：
蛋白质
简单蛋白
结合蛋白
(简单蛋白 + 非蛋白部分) 含金属离子
金属蛋白
血红蛋白(氧载体), 蓝铜蛋白和铁硫蛋白(电子传递体)。
金属酶是一类具有特殊催化功能的一类蛋白, 它是生物 体内十分温和条件下完成化学变化的催化剂, 酶催化的 特点是: 高效和高选择性.
载氧蛋白
按蛋白质载氧的活性部位化学本质， 天然载氧 体可分为三类：
生物无机化学简介
生物无机化学是介于生物化学和无机化学之间的内容 十分广泛的边缘学科, 生物无机化学主要是在分子水平 上研究生物体内与无机元素(包括生命金属和生命非金 属元素)有关的各种相互作用. 主要包括以下几个方面:
1. 研究人体及其它生物体所必须的元素, 它们在器官 中的分布状况, 存在状态, 作用机理, 功能及合适的 摄取量.
N(His)
NH N N HN
N N Fe
N N O2
d 0.045 -0.075 nm
哺乳动物的血红蛋白是由四个亚单元()或() 组成，每个亚单元都含一个Fe(II)卟啉辅基，其结构 如上图. 亚单元第87位组氨酸和亚单元第92位组氨 酸上的咪唑N原子是轴向配体, 第六配位是氧(O2).
四级结构：在某些蛋白质分子中， 整个分子是由若干 条多肽链组成的， 其中以共价键结合的最小多肽结构 单元称为亚单元， 各亚单元可以相同， 也可以不同， 蛋白质分子是多个亚单元构成的聚集体，亚单元构成 的聚集是蛋白质的四级结构。亚单元之间的作用力是 静电作用， 氢键，疏水基团的相互作用等，不包括共 价键。
NH2
N
N
NN 腺嘌呤(A)
OOO O CH2O P O P O P OH
OH OH OH
OH OH 核糖(R)
AMP 腺苷一磷酸
ADP 腺苷二磷酸 ATP 腺苷三磷酸
多磷酸核苷酸
核酸的结构：
按其分解后所含戊糖的组成不同， 核酸可分为两类： 即核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA). RNA主要存 在于细胞质内， DNA主要存在于细胞核内。它们各有 四种碱基， 其中腺嘌呤(A), 鸟嘌呤(G), 和胞嘧啶(C)为 它们共有，尿嘧啶(U)和胸腺嘧啶(T)则分别为RNA和 DNA单独具有.
5. 研究金属离子与生物配体所形成的配合物, 或人工合成某些模拟化合物, 揭示结构, 性质 与生物功能之间的关系.
生物配体: 在生物体中可与金属离子形成具有一 定生物活性的分子或离子的物质称为生物配体. 它大体上包括下列三类:
1). 简单酸根离子, 如: Cl-, HCO3-, HPO42-等. 2). 简单分子, 如水, 氧, 羧酸, 碳水化合物及其衍
DNA的一级结构： 是指组成DNA链的核苷酸顺序，它 是决定遗传信息的载体。核酸的一级结构是指核酸中 各单核苷酸的种类核排列次序。
核酸的二、三级结构：
核酸的二、三级结构是指核酸的构象，DNA的二级结
构为双股螺旋结构，两条核酸之间通过碱基对之间的
氢键结合。
A G C T GC A G C T
T C G A CG T C G A