生物无机化学ppt中南民族大学药学院

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1-2 什么是生物无机化学
长期以来，人们把绝大多数碳的化合物称 为有机化合物，它们主要由C、H、O、 N、S、P等元素组成,而把其余的化合物 都归于无机化合物的范畴。 传统的无机化学是研究碳化合物以外的各 种元素及其化合物的组成、结构及性质的 一门科学，一般认为与生物学或生命科学 关系疏远。
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第一章 生物无机化学概论
教师 程寒 中南民族大学药学院
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课程内容
1-1 生命元素概述 1-2 什么是生物无机化学 1-3 生物无机化合物的类型 1-4 生物无机化学研究的内容 1-5 生物无机化学的一般研究方法 1-6 21世纪的生物无机化学问题
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1-1 生命元素概述 1.生命元素:维持生命所需的元素， 也称必需元素。它们的缺乏会导致生 物组织严重的、不可逆的损伤。
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主要包括以下几种类型：
1.氨基酸配合物：如L-谷氨酸胺—铜（Ⅱ）、 L-组氨酸-锌（Ⅱ）等。 2.卟啉配合物：最主要的是血红素。
3.维生素B12族：通常称为钴胺素或钴维素。 为一类含钴的多环配合物。
4.离子载体：许多物质（如Na+、K+离子） 通过细胞膜时，都和膜上某种专一性的载体 互相作用。元素 H CFra bibliotekN O P S
含量/g人-1 6580
12590 1815 43550 680 100
元素 Na K Mg Ca Cl Fe Zn
含量/g.人-1 70 250 42 1700 115 6 1-2
元素 Mn Mo Co Cu Ni I
含量/g.人-1 <1 <1 <1 <1 <1 <1
生物体对元素的选择规律
1.丰度规则 2.生物可用性规则 3.有效性规则 4.最适营养浓度定律
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一些典型的必需元素缺乏症
必需元素 Mg Ca Cr Mo Mn Fe Co Ni Cu Zn F I Se
必需元素缺乏症 抽筋、肌肉疼痛 骨骼发育不良 糖尿病 细胞生长滞后、龋（骨溃疡） 不育症、骨骼发育不良 贫血、免疫系统失调 恶性贫血 生长压抑、皮炎 动脉疾病、肝脏失调 皮肤病、侏儒症 牙龋 甲状腺失调、代谢滞后 心肌炎
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生命元素特征：
(1)存在于正常组织中. (2)在各组织中有一定的浓度. (3)如果机体缺乏这种元素,将会引起生理
或结构变化，重新引入这种元素，又会 复原。 (4)这些元素有专门的生物功能。
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H
He
Li Be
B C N O F Ne
Na Mg
Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
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无机化合物在医药中的应用典范
顺铂
1965年由美国科学家B.Rosenborg等人首次发 现的，第一个具有抗癌活性的金属配合物。
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顺铂抗癌作用原理
DNA变软-成环-缩短-凝聚模型
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1-3 生物无机化合物的类型
结构物质：用来构成生物体的形态和结构的 物质。 功能物质：具有一定生物功能的物质。
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生物学
无机化学
生物无机化学
机体中固有的金属元素 环境接触中外来金属元素
对处于生命环境中的金属离子进行研究的学科
研究生物体系内金属元素和其它无机元素 在生物体内的形态、结构、特性和功能
Structure——Property——Activity Relationship
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定义
所谓生物无机化学，就是利用无机化学特别是 配位化学的理论和方法，研究和阐明参与生物 体（尤其是人体）中化学反应的微量元素（金 属元素）所起的作用及它们同生物功能之间的 相互关系的一门科学。
现在，人们已经认识很多生命过程都与过 去认为“没有生命”的元素有关。这些无 机元素包括金属元素及非金属元素。这些 元素不仅对于维持生物大分子的结构至关 重要，而且还广泛参与到各种生命过程中， 为在物质输送、信息传递、生物催化和能 量转换中起关键作用。这些无机元素在生 物体内的状态和功能成为生物化学家及无 机化学家共同感兴趣的课题。
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5.金属蛋白：这是金属离子或金属离子与小分 子配体配合物（如血红素）和蛋白分子构成的 配合物。如血红蛋白，细胞色素C，储铁蛋白等。
6.金属酶：是一类具有催化活性的金属蛋白。 如锌酶、铜酶、铁酶、钼酶等，都是重要的金 属酶。
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微量元素在维护和促进人体健康 方面具有十分重要的作用：
1.微量元素可诱导机体合成金属硫蛋 白，具有解毒作用 2.微量元素可增强免疫力 3.微量元素具有代谢调控作用
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2.中性元素：除了必需元素之外，生物
体内还有一些其它元素，如Sr、Al等，功能 尚未清楚。
3.有害元素：如Hg、Cd、和Pb。
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Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra
生命元素在周期表中的位置
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生物体中元素分布
宏量元素：C H O N P S 占比例大， 组成 生物体中蛋白质、糖类、脂肪、核酸。
常量元素：Na K Ca Mg Cl，以离子形式存在 。 微量元素：Fe Zn Cu
痕量元素：Mn Mo Co Cr V Ni F I B Se
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生物体中元素分布
Fe, Zn, Cu, V, Cr…..
O, C, H, N, P, +
Ca, Na, K, Cl, Mg
> 99.95%
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体重70Kg的人的元素平均含量
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发展简介
生物无机化学作为一门独立学科是20世纪60年代 酝酿并分化出来的: 1970年，在美国Virginia州举行了首届国际生物无 机化学会学术讨论会并将会议报告汇编成会议录 《生物无机化学》（Bioinorganic Chemistry）这 是第一部介绍生物无机化学的论著。 1971年，英国科学家D.R.Williams 的专著《生命金 属》（The Metal of Life） 出版。 同年，本学科的期刊Bioinorganic Chemistry 在美 国问世（1979年更名为 Journal of Inorganic Biochemistry ），标志着生物无机化学成为一门独 立学科的建立，并为其向前发展开辟了道路。