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(3)稳定核酸构型近年来发现，核酸的合成涉及到许多金属离子。除主族金属Mg、Ca、Sr、Ba、Al外，还包括过渡金属Cr、Mn、Fe、Ni和Zn。目前认为，这些金属都与核酸构型的稳定性有关。已证明Zn可在DNA的两股间桥联，在Zn(II)存在时，即使DNA熔化，两股也不分开。但Cu(II)的存在则能引起DNA的两股分离。第63页，共102页，星期日，2025年，2月5日锌：人体内大约共有18种含锌金属酶和14种锌激活酶。锌酶涉及到生命过程各个方面。例如碳酸酐酶是一种分子量高达30000的锌酶，它具有一系列的生物功能，包括光合成、钙化、维持血液pH值、离子输送和CO2交换等。该酶是目前所知道的催化效率最高的酶之一。碳酸酐酶活性部位示意图第64页，共102页，星期日，2025年，2月5日碳酸酐酶具有一系列的生物功能，包括光合成、钙化、维持血液pH值、离子输送和CO2交换等。例如，由该酶催化人体产生的CO2水合变为HCO3－，HCO3－离子随血液循环到达肺泡，又由碳酸酐酶催化它转化为CO2并排出体外。在310K时，由碳酸酐酶催化的CO2的水合速率可达106mol－1·s－1(而通常情况下为7×l0－4mol－1·s－1)，因而该酶被认为是目前所知道的催化效率最高的酶之一。其催化机制有人认为是：另有一些含锌酶则有助于控制从HCO3－形成CO2的速率以及消化蛋白质。第65页，共102页，星期日，2025年，2月5日体内促进磷脂水解的磷酸酯酶的主要活性成分也是锌。锌也是合成DNA、RNA和蛋白质所必需的，缺乏锌的大白鼠DNA、RNA和蛋白质的合成量降低。此外，DNA合成时的基因活化过程也需要锌。实验还证明，锌在加速伤口愈合、视网膜定位、视觉反应中起着重要作用。羧肽酶是体内重要的肽水解酶，是一种典型的锌酶。它对体内蛋白质的水解具有重要作用。缺乏锌时该酶活性降低，但补充锌后活性又可恢复。体内许多脱氢酶，如乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶等都是锌酶。第66页，共102页，星期日，2025年，2月5日铜:体内大约有12种含铜酶。这些含铜酶具有从铁的利用到皮肤的着色等多种生物学效应。红血球中的铜60%以上以血球铜蛋白的形式存在，血球铜蛋白也被称为为超氧化物歧化酶(SOD)。该酶分子中含有两个铜离子和两个锌离子，铜离子是催化中心，锌离子只起次要的结构作用。SOD有防御氧阴离子自由基的毒性、抗辐射损伤、预防衰老以及防止肿瘤和炎症等重要作用。血浆中的铜，大多以血浆铜蓝蛋白的形式存在，血浆铜蓝蛋白是分子量约为16万的α2-球蛋白。它是一种与铁代谢过程有关的氧化酶。在软体动物和甲壳类动物的血液中，存在含铜的呼吸色素蛋白——血蓝蛋白。血蓝蛋白和脊椎动物的血红蛋白一样与分子氧相结合，发挥氧载体的作用。铜缺乏时，新生儿会表现出运动失调症状，毛发色素也会缺乏，羊毛的角化和骨的形成也会受到影响。第67页，共102页，星期日，2025年，2月5日钼:钼在动物生长中的必需性是在1953年被证明的。实验发现黄素酶(黄嘌呤氧化酶)是含钼的金属酶，其活性受钼支配。此外，生物体内的醛氧化酶、硝酸盐还原酶、亚硫酸氧化酶、固氮酶等都是含钼的金属酶。第68页，共102页，星期日，2025年，2月5日固氮酶是由铁蛋白和钼铁蛋白构成的。在这些蛋白中,Fe、S、Mo都是功能元素。通过模型化合物的研究发现：Fe、Mo蛋白的结构是由组成为MFe3S3的两个开口“网斗”口对口地被三个S原子相桥联。图中上半部口朝下的那个MFe3S3的M为Fe原子，而下半部口朝上的那个MFe3S3的M则为Mo原子。第69页，共102页，星期日，2025年，2月5日结构中存在一个由6个配位不饱和的Fe原子组成的三棱柱体，Rees等认为N2分子是在三棱柱体空腔中与Fe原子形成六联N2桥物种而活化并被还原的。图中的Y在最先的报道中是个未知配位体,现在则认为也是S原子。第70页，共102页，星期日，2025年，2月5日钴:钴是一种人体必需微量元素。钴的生物学效应主要是它在B12系列辅酶中的作用。维生素B12是重要的含钴生物配位化合物，又称为氰钴氨酸，Co3＋处于咕啉环的中心位置。维生素B12在生物体内的功能实际上是通过辅酶B12参与碳的代谢作用，促进核酸和蛋白质合成、叶酸储存、硫醇活化、骨磷酯形成，促进红细胞发育与成熟。因此，维生素B12能有效地治疗恶性贫血。动物和人体所需维生素B12，一部分从食物中摄取，一部分由肠