生物体中的有机配体

生物体中的有机配体

在大多数情况下，生物体内的金属元素不是以自由离子形式存在，而是与配体形成生物金属配位化合物。这些在生物体内与金属离子配位并具有生物功能的配位体称为生物配体。

第一节氨基酸

一.氨基酸的结构

已经发现的有机体内有80多种具有生物活性的氨基酸，但最重要的有20种，它们是组成天然蛋白质的基本单位。构成蛋白质的氨基酸以及天然存在的其他大多数氨基酸都是α-氨基酸，它们之间的差别仅仅是R基的不同.

二.氨基酸的分类

氨基酸分类方法有多种，根据其水溶液酸碱性分为酸性、碱性和中性氨基酸。按氨基酸R –基结构可分为脂肪族芳香族和杂环族氨基酸。根据氨基酸R–基的极性可将其分为四类，非极性R–基氨基酸；不带电荷的非极性R–基氨基酸，产生极性的基团是分子中的羟基、酰胺基、巯基等。在pH=7带正电荷的R–基氨基酸。在pH=7带负电荷的R–基氨基酸。这种分类法对于说明不同氨基酸在蛋白质中的功能是很有意义的。除甘氨酸外，α-氨基酸的α-碳原子都是不对称碳原子，都具有光学活性，蛋白质水解产物中的α-氨基酸都属于L-型。

三.氨基酸的酸碱性

根据许多实验事实，人们认为氨基酸分子主要以偶极离子或称两性离子的形式存在。如果适当调节水溶液的pH，使氨基酸的酸性电离与碱性电离恰好相互抵消，氨基酸在溶液中以两性离子的形式存在，分子的净电荷为零，在电场中既不向阳极移动也不向阴极移动，这时的pH值称为氨基酸的等电点。在等电点的氨基酸很容易聚集并沉淀析出。利用各种氨基酸的等电点不同，可以使它们彼此分离。

第二节蛋白质

一.蛋白质的组成特点

蛋白质是动物、植物和微生物细胞中最重要的有机物质。除含有碳、氢、氧、氮外，还含有少量硫，有些蛋白质还含有磷、铁、锌、碘等。不同来源的蛋白质含氮有一定比例(15%~17.6%），其平均值为16%。蛋白质在酸、碱或酶催化作用下水解为相对分子量越来越小的蛋白胨、多肽，最终产物是氨基酸。

氨基酸相互聚合而成的化合物称为肽。聚合方式是一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的羧基缩合，脱去一分子水形成肽键而连接起来。结合在肽链中的氨基酸称为氨基酸残基。蛋白质也是多肽，由成百上千个氨基酸组成。蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构，蛋白质的多肽链一般不是全部以松散的线状存在，而是部分卷曲成螺旋状或折叠成片层状，这就是蛋白质的二级结构。这些线状或螺旋或片层的分子往往还要进一步卷曲，折叠起来，成为一种看起来很不规则，但实际上有一定规律性的三维空间结构，即蛋白质的三级结构，某些蛋白质由二条或数条多肽链（亚基）组成，这些亚基相互以一定的形式聚合成一定空间结构的聚合体，即为蛋白质的四级结构。维持蛋白质空间结构的作用力可归纳为：氢键、二硫键、脂键、疏水键、盐键、范德华力、配位键。

二.蛋白质的某些重要性质

1.蛋白质胶体性质

蛋白质的相对分子量很大，在水中形成胶体溶液，不能穿过半透膜，透析就是利用蛋白质这种性质，使蛋白质与无机盐、单糖等小分子物质分离。

2.蛋白质的两性解离与等电点

蛋白质与氨基酸一样可以两性解离和具有等电点。但蛋白质所含的氨基酸残基的种类和数量很多，其解离情况复杂。蛋白质作为两性电解质可与定量的酸或碱化合成盐。蛋白质的两性解离性质使它成为生物体内重要的缓冲剂。

如果逐渐改变蛋白质溶液的pH值，蛋白质所带的电荷数量和性质也逐渐变化。总可以控制到某一个pH值，使蛋白质分子上的正负电荷相等，净电荷为零，这时的pH值称为蛋白质的等电点（pI）。不同蛋白质的等电点不同，由此可把蛋白质从混合液中分离出来。

3.蛋白质的变性作用

蛋白质受物理或化学因素的影响，使氢键等非共价键受到破坏，肽链高度规律的排列方式变为杂乱松散的方式，部分或全部失去原有的理化性质和生物活性，这种作用称为蛋白质的变性作用。加热、紫外光、X射线、超声波、高压、剧烈振荡等物理因素，重金属、酸碱、有机溶剂、尿素等化学因素都可以引起蛋白质的变性。

三、氨基酸、多肽、蛋白质的配位位置

氨基酸、肽和蛋白质都可以作为配位体，在生物体内与金属离子形成配位化合物，配位分子中可以配位的原子是那些外电子层具有孤对电子的原子。氨基酸分子中的N、O、S都具备这种条件。

1.氨基酸中的可能配位基团：

（1）所以氨基酸中的羧基（–COOH）。氨基(–NH2)。

（2）氨基酸中含有N、O及S原子的侧基。

2.氨基酸聚合成肽后，短肽链有下列可能的配位位置：

（1）端的羧基和氨基。

（2）肽键中的氮原子。

（3）氨基酸残基中含N、O、S配位原子的侧基。

3.蛋白质和多肽的配位位置与短肽链基本相似，但有以下不同之处：

（1）蛋白质和多肽的两个配位原子之间往往隔着很多氨基酸残基。

（2）这些物质的活性中心不在肽链的两端，因而两端的羧基和氨基往往不发生配位作用，而是活性中心部分的配位基团发生配位反应。

应化0703 尉浩200761093

2010-5-28