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生物无机化学导论 什么是生物无机化学 顾名思义，生物无机化学是介于生物化学和无机化学之间的边缘交叉学科。 新兴学科，研究内容十分广泛。 研究什么呢？ 生物科学： 一切有生命的东西 细菌 — 植物 — 动物 — 人 无机化学：(莫勒定义) 元素及其化合物 软硬酸碱理论是在Lewis酸碱电子对理论基础上提出的。该理论是根据金属离子对多种配体的亲和性不同，把金属离子分为两类。一类是“硬”的金属离子，称为硬酸；另一类是软的金属离子，称为软酸。硬的金属离子一般是半径小，电荷高。在与半径小，变形性小的阴离子（硬碱）相互作用时，又较大的亲和力，这是以库仑力为主的作用力。软的金属离子由于半径达，本身又较大的变形性，在与半径大，变形性大的阴离子（软碱）相互作用时，发生相互间的极化作用（*软酸软碱作用），这是一种以共价键力为主的相互作用力。  第一章 绪论 1.生物无机化学研究的范围和内容 2.无机化学元素与生物功能的关系 3.金属蛋白质金属离子的功能 4.金属酶的功能 5.金属的信使功能 6.金属离子与核酸的相互作用 7.金属离子的运输与贮存 8.医药中的金属 1.1无机生物化学研究的范围和内容 1.2无机化学元素与生物功能的关系 1.2.1 生命必需元素 (essential elements) 维持生命所必需的元素 存在于正常的组织中 在各种物种中保持一定的浓度范围 若从机体排出将引起生理和结构的变态；重新引入，上述变态消除。 体重70kg的人体中元素的平均含量 生命体必需元素 不同的金属离子与蛋白结合 金属离子与生物小分子作用 生命必需的无机元素在生物体中的 主要生理功能 催化作用 已知众多的酶中，大约1/3涉及各种 金属元素 结构作用 结构性物质、稳定大分子结构、 维持蛋白质特定构象 调控作用 碱金属和碱土金属离子在生物体内调控 作用；且离子流可通过细胞膜和各种界 面传递信息 输运作用 某些含金属元素的生物大分子是 电子、双氧的载体 常量金属元素的生物功能 钠：电荷载体、渗透压平衡 钾：电荷载体、渗透压平衡 钙：生物分子结构、电荷携带、信号转导 镁：生物分子结构、水解酶、异构酶 钠的生物功能 存在：细胞外液（血液、淋巴、消化液） 功能：维持渗透压、电荷平衡、维持肌肉和 神经的正常功能。 缺钠：疲乏、眩晕、肌肉痉挛、头痛等症状。 过量：导致钾的不足，引起高血压和心脏病等 来源：主要来源是食盐，其它食品中几乎都有钠 摄入量：食盐2.0—2.5g 钾的生理功能 存在：细胞内液，人体总量32-55mmol/kg 功能：维持渗透压、电荷平衡、维持心肌的正常功 能，肌肉和神经的正常功能。 缺钾：肌肉无力或瘫痪、心律失常、肾功能障碍等 过量：极度疲乏、四肢无力、心率缓慢等 来源：蔬菜和水果 需要人群：（1）大量食用咖啡、酒、甜食；（2）严重腹泻；（3）过量节食；（4）神经紧张导致钾的不足 钙的生理功能 存在：占人体体重量约1.5-2.0%，99%存在于骨骼之中。 功能：维持蛋白质结构。 镁的生理功能 存在：占人体体重量约0.05%，60%存在于骨骼之中。 功能：激活人体内的几百种酶； 维持核酸结构的稳定性； 叶绿素的核心原子。 镁的生理功能——酶 糖基转移酶 （glycosyltransferase） 糖基转移酶在生物体内催化活化的糖连接到不同的受体分子，如蛋白、核酸、寡糖、脂和小分子上，糖基化的产物具有很多生物学功能。 镁的生理功能——叶绿素Chlorophyll 叶绿素的颜色 a, b型叶绿素的吸收：400-500nm, 650-750nm 叶绿素的颜色 绿叶的衰老，果实成熟时，叶绿素被氧化 核酸（RNA、DNA） 磷酸根主链 金属离子浓度效应 Bertrand定则--最适宜浓度定律 每一种元素，在生物体内都有一个安全的最佳浓度范围。 元素浓度超过一定界限后，不管是哪种元素都是潜在的有害元素。 1.2.2 微量金属元素的生物功能 有毒元素过量对生物体的影响 1.3 金属蛋白中金属离子的功能 1.3.1 双氧运输 dioxygen transport 1.3.2 电子转移 electron transfer 1.3.3 结构功能 1.3.1 双氧运输 dioxygen transport 三类呼吸蛋白（respiratory proteins） 血