02-生物无机化学简介

运送及储存蛋白
水解酶
羧肽酶(Zn) 氨肽酶(Mg, Zn) 磷酸脂酶 (Mg, Zn, Cu)
钙调蛋白(Ca) 人血浆促生长因子(Cu) 锌指蛋白(Zn)
电子载体
金属储存 及运送蛋白
细胞色素和结构蛋白源自氧还酶氧化酶 (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)
(Fe) 铁硫蛋白 (Fe) 铜蓝蛋白 (Cu)
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1钒0 蛋白 (V)
金属蛋白和金属酶
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碳酸镧（Fosrenol)
高磷酸血症（血液中磷的浓度过高）常出 现在长期透析慢性肾功能衰竭的患者。如 不得到有效治疗，高磷酸盐血症可能导致 肾性骨营养不良 ，造成一系列骨疾病，表 现为骨痛、脆骨症、骨骼畸形和骨折。此 外，有证据表明高磷酸盐血症还可能引起 心血管疾病，透析患者中近半数就死于心 血管疾病。在美国269，000透析的肾病患 者中，尽管控制饮食，采取低磷饮食，仍 有80%发展高磷酸血症。碳酸镧因为它与 食物中的磷酸盐生成难溶的磷酸镧，通过 消化道排出体外，从而降低磷酸盐的吸收。 FOSRENOL 于2004年10月获美国食品及 药物管理局 (FDA) 批准，目前作为处方药 在美国出售。2005年3月，欧盟监管部门 准许 FOSRENOL 在欧盟16个成员国销售。
R.D. Kornberg
诺贝尔化学奖(2006年) “For his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription”
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化学生物学
▪ 融合化学和生物学相关学科的技
术和方法，通过研究外源性化学 物质及其对生命体系的影响而达 到了解和调控生命体系的目的。
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A. Kornberg
诺贝尔生理医学奖(1959年)
“For the discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid”
“把生命理解成化学”
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核糖核酸酶
细胞色素C氧化酶
血蓝蛋白
脲酶
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血红蛋白的结构
血红蛋白
H H
NH
H
H N
N
HN
H
H 卟啉环配体
H
H
血红蛋白中的血色素基团
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钙调蛋白的结构
钙和天冬氨酸 (asp)和谷氨酸 (glu)的O原子配位，形成为四 面体构形
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碳酸酐酶的水解作用过程
CO2的水合: CO2+H2O HCO3- + H+
La2(CO3)38H2O
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砒霜
治疗白血病
砒霜
As3+
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H.B. Gray
Professor of CIT 美国科学院院士 “通过将无机化学知识运用到生 物过程而对于理解控制金属蛋白 中的电子传递过程的物理和化学 机理起到了积极作用。 ”
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蚯蚓血红蛋白
▪ 2003年4月14日，美、日、德、
法、英、中等6国科学家宣布 人类基因组序列图绘制成功， 人类基因组计划的所有目标全 部实现。
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《自然》：重新认识人类基因组
1. Nature, 2007, 447, 799-816. 2. Genome Research, 2007, 17(6)
由美国国立人类基因组研究所 （NHGRI）组织成立的，包括全世界 11个国家80家科研机构35个小组的研究 人员。继“人类基因组计划”后最大 的国际合作计划之一——“DNA元件百 科全书”计划（ENCODE）日前发表 了一系列重要文章，挑战了关于人类 基因组的传统理论，即人类基因蓝图 不是由孤立的基因和大量“垃圾DNA 片段”组成的，而是一个复杂的网络 系统，单个基因、调控元件以及与编 码蛋白无关的其他类型的DNA序列一 道，以交叠的方式相互作用，共同控 制着人类的生理活动。
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红桃K
Hans Fischer 诺贝尔化学奖(1930年)
"for his researches into the constitution of haemin and chlorophyll and especially for his synthesis of haemin"
含卟啉铁,免疫调节、改善营养性贫血。
▪ 传统的生物学研究生命过程的途
径是用基因突变的方法，利用天 然存在的变种或无序引入突变或 定点突变干扰正常的生命过程， 再用对照方法弄清楚这些过程的 内在联系和相互关系。化学生物 学利用化学小分子干扰生命过程， 从而来分析这些变化。
JUNE 2005
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与蛋白结合的金属离子
蛋白质及肽
酶
调节蛋白和调节肽
“生物无机化学简介 ”
巢晖
生物无机与合成化学教育部重点实验室 无机化学与材料研究所，化学与化学工程学院
中山大学，广州
生命起源
地球生命起源于最早形成的有机碳水化合物分子
2
生命起源
这些最早的 碳水化合物 分子产生于 强大的闪电 电荷与地球 发展早期阶 段的水的相 互作用。
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生命的化学
化学进化假说(无机物有机物), 1922年, 苏联生物化学家奥巴林。
1953年, 美国化学家米勒证实该
假说, 合成出11种氨基酸。
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人类基因组计划
▪ 美国科学家 于 1985年率 先提
出，由美国、英国、德国、日 本、法国、中国六个国家的科 学家共同参加的旨在阐明人类 基因组30亿个缄基对的序列， 发现所有人类基因，破译人类 全部遗传信息，使人类在分子 水平上真正全面认识自我的科 学计划。
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疯牛病
(A ) 由铜离子引起的 蛋白质结构的变化 模型;
(B) Prion 蛋白质部 分顺序。 曾风靡英国的疯牛病(Prion disease)则是由于铜离子导致的神 经毒性而引起的。Prion蛋白中重复出现的每一段序列(PHGGGW GQ ) 是螺旋结构, 当它与铜离子结合后引起二级结构发生转变, 成为折叠 片, 因而聚集成PrPsc。PrPsc蛋白聚集引起病变并带有传染性。铜离子 在疯牛病的发病机理中扮演着至关重要的角色.