西北大学生物无机化学第1章 绪论.ppt

生物无机化学Bioinorganic Chemistry 1 生物无机化学概述 什么是生物无机化学 生物无机化学的发展 生物无机化学的研究课题 生命元素 * * 李 珺 西北大学化学与材料科学学院 内容 1 生物无机化学概述 2 与生物无机研究有关的配位化学原理 3 重要的生物配体及其金属配合物 4 氧载体 5 生物氧化还原反应中的金属蛋白和金属酶 6 固氮作用及其化学模拟 7 光合作用及其化学模拟 8 催化水解反应的金属酶 9 生物体中的碱金属和碱土金属及其跨膜运送 10 环境生物无机化学 对生命现象的认识： ——经典生物学：从细胞水平看问题，无法合理解释 ——生物化学：深入到分子水平上，认为： ? 各种具有不同生物功能的生物大分子都是由为数不多的结构单元（如氨基酸、核苷酸、脂肪酸、单糖等有机基本成分和一些无机离子）所组成。 ? 各种生物功能是许多生物分子间有组织的化学反应的表现，是许多配合准确、配合默契的化学反应的复杂的组合。 ——化学家：研究生物大分子的结构-性质-功能； 研究生物化学反应机理（热力学、动力学）。 1.1 什么是生物无机化学 一个问题被长期忽视：金属离子在生物化学反应的实现、组合中起着重要的作用，几乎所有的生物功能都直接或间接地依赖于金属离子。可以说，没有金属离子就没有生命。 各种生物功能是在金属离子直接或间接地作用下，生物分子间有组织的化学反应的结果。（已知的酶，大约1/3涉及金属离子。至1995.12，Brokhaven蛋白数据库收录的4048个蛋白晶体数据中，2123个含有紧密结合的金属离子）。 化学家参与生物化学的研究，在20世纪60年代后期形成“生物无机化学”这一边缘学科。 生物无机化学的研究对象： 生命过程中起作用的金属离子（少数非金属离子）及其化合物，换句话说，金属离子（少数非金属离子）及其化合物与生物体系的相互作用。包括2个主要部分：一是研究生物中天然存在的无机元素，二是把金属引入生物体系中作为探针和药物。 生物无机化学研究的方法： 无机化学，尤其是配位化学的理论和方法。 模拟的方法。 生物无机化学的定义： 应用无机化学，尤其是配位化学的理论和方法，研究无机元素、无机化合物与生物体系或模拟体系相互作用的介于无机化学与生物化学之间的边缘学科。 电荷载体，渗透压平衡 电荷载体，渗透压平衡 结构，水解酶，异构酶 结构，触发剂，电荷携带 固氮，氧化酶 未知，可能和葡萄糖耐受性有关 固氮，氧化酶，氧传递 脱氢酶 光合作用，氧化酶，结构 氧化酶，氧载体，电子转移，固氮 氧化酶，羟基转移 加氢酶，水解酶 氧化酶，氧载体，电子转移 结构，水解酶 钠 钾 镁 钙 钒 铬 钼 钨 锰 铁 钴 镍 铜 锌 功能 金属 重要金属离子的生物功能 1.2 生物无机化学的发展 生物无机化学学科形成的标志： ? 1970年在美国Virginia首次召开生物无机化学会议 ? 1971年在美国创办生物无机化学学术刊物“无机生物化学杂志”（Journal of Inorganic Biochemistry） 生物无机化学学科的蓬勃发展 ? 1977年成立了国际组织“国际无机生物化学协会” ? 1983年起每两年召开一次“国际生物无机化学学术会议” ? 1990年起每两年召开一次“国际应用生物无机化学学术会议” ? 1995年成立了“国际生物无机化学协会”，并出版了学术刊物“生物无机化学杂志”（Journal Biological Inorganic Chemistry.） The International Conference on Biological Inorganic Chemistry 1983 in Florence, Italy 1985 in the Algarve, Portugal 1987 in Noordwijkerhout, The Netherlands 1989 in Cambridge, USA 1991 in Oxford, UK 1993 in La Jolla, USA 1995 in Lubeck, Germany 1997 in Yokohama, Japan 1999 in Minneapolis, Minnesotan, USA 2001 in Florence, Italy 2003 in Cairns, Australia 2005 in Michigan, USA 2007 in Vienna, Austria 2009 in Nagoya, Japan 2011 in Vancouver, Canada 我国生物无机化学学科的发展 ? 1984年中国化学会在武汉召开“第一届全国