11-生物无机化学（课件）- 《无机化学》同步教学（华中科大版）

第十二章 生物无机化学 1 2.熟悉 “最适营养浓度定律”，必需微量元素的生理作用及其对人体健康的影响。 3.了解 生物无机化学的学科意义，近代结构分析的原理及其在生物无机化学中的应用。 生物体中的无机元素的分类方法，常量元素、微量元素、有毒元素的概念。 1.掌握 章节目标 章节内容 一、生物无机化学概述 二、生物体中的无机元素及其生物功能 三、生物体中的金属螯合物 四、近代结构分析方法在生物无机化学中的应用 （一）生物无机化学简介 （二）生物无机化学研究的对象 （三）生物无机化学研究展望 一、生物无机化学概述 生物无机化学是介于生物化学和无机化学之间的内容十分广泛的边缘学科，是一门以金属元素为核心，以化学尤其是配位化学研究方法为指导的，探讨无机元素在生命体内各种相互作用和代谢规律的学科。 （一）生物无机化学简介 一、生物无机化学概述 研究在生命过程中起作用的无机元素及其化合物； 研究它们的组成、结构、性质、活性之间的关系及其在生物体内环境中参与生命活动的反应机理 （二）生物无机化学研究的对象 一、生物无机化学概述 （三）、生物无机化学研究展望 1. 金属离子及其化合物与生物大分子的相互作用 2. 金属离子与细胞的相互作用研究 3. 生物矿化及智能仿生体系 4. 合成新的金属药物并且研究药理 5. 金属蛋白、金属酶和模拟酶的研究应用 6. 稀土生物效应 7. 离子载体 一、生物无机化学概述 1. 金属离子及其化合物与生物大分子的相互作用： 金属离子对生物大分子（核酸、多糖、蛋白质、类脂、含金属的生物功能分子）的探针和识别、分子折叠和选择性聚集； 设计合成具有高选择性的大分子探针、选择性切割剂等； 配体与生物大分子对金属离子的竞争反应； 离子和电子在一系列生物大分子内或分子之间的传递规律、金属离子及其化合物与生物大分子的结合所引起的结构、功能、活性的改变。 一、生物无机化学概述 2. 金属离子与细胞的相互作用研究 细胞是生命活动的基本单位； 金属及其化合物与细胞的相互作用是其表现的生物效应得化学基础； 如化合物与细胞相互作用时，细胞化学组成、结构、功能方面的变化和无机物结构变化机理； 化合物和自由基对细胞增殖、分化和凋亡过程中的作用位点、干预方式、作用机理与化合物性质的关系。 一、生物无机化学概述 3. 生物矿化、生物纳米的程序化组装及智能仿生体系 生物矿物材料（骨头、牙齿、蛋壳等）是由矿物与基质构成的复合材料，具有高度的装配有序性，又特殊的理化性质、可控的动态性质和特殊的生物功能。 生物矿化定义：有机物质在微生物作用下分解，释放能量，转化为简单无机物质的过程。 一、生物无机化学概述 4. 合成新的金属药物并且研究药理 金属离子和配合物在人体内的吸收、转化、分布、排出和毒性与组成、结构和性质的关系； 干预和调整细胞病理过程为基础的针对性预防金属药物的作用机制； 重大疾病病理过程中的金属离子的作用； 金属药物设计及与靶分子的相互作用以及它们的结构—药效关系； 针对过渡金属和自由基的螯合/抗氧化多功能药物设计； 中药中矿物药的作用机制和使用原理。 一、生物无机化学概述 5. 金属蛋白、金属酶和模拟酶的研究应用 金属蛋白是指以蛋白质作为配体的金属配合物。 金属酶是一类含有金属离子并且具备温和条件下高效催化能力的蛋白质、核酸及其复合物，金属离子多数处于催化活性部位。 模拟酶是在研究金属酶化学结构与功能关系的基础上，在尽量接近生物条件下人工模拟自然酶的模型，用高分子合成模拟酶。 一、生物无机化学概述 6. 稀土生物效应 稀土离子及其配合物的可能毒性和副作用，解释稀土生物效应的分子机制。 稀土进入动植物体的作用机制，生理条件下的存在形式以及对生物效应的影响。 一、生物无机化学概述 7. 离子载体 能与碱金属、碱土金属等元素相结合，生成具有脂溶性结构与性质的配位化合物，可以运载金属离子通过生物膜。 可有选择地结合专一离子，并携带其穿过不透性膜的脂溶性小分子。 一、生物无机化学概述 （一）生物体中元素的分类 （二）微量元素与人体健康 （三）微量元素与中医药 二、生物体中的无机元素及其生物功能 15 （一）生物体中元素的分类 占人体总重量低于0.01％的元素 人体中 的元素 常量元素 微量元素 C、H、O、N、P、S、Cl、Na、Mg、K和Ca等11种，约占体重的99.25％。 Rb、As、B、Ti、Al、Ba、Nb和Zr等8种 Bi、Sb、Be、Cd、Hg和Sb等6种 必需微量元素 非必需微量元素 有害元素 占人体总重量高于0.01％的元素 铁、锌、铜、铬、锰、硒、镍、钴、氟、碘、钼、钒、锡、硅、溴等15种。 二、生物体中的无机元素及其生物功能 16 （二）微量元素与