生物无机化学.pptx

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生物无机化学第一页，共四十九页，2022年，8月28日生物无机化学一、概述二、生命元素与生物配体三、金属蛋白四、金属酶五、生物膜与离子载体第二页，共四十九页，2022年，8月28日生物膜细胞器膜细胞膜plasmamembrane线粒体膜内质网膜溶酶体膜核膜重要作用：

细胞内环境的稳定物质代谢能量转换信息传递2.生物膜第三页，共四十九页，2022年，8月28日细胞膜第四页，共四十九页，2022年，8月28日组成：

主要由脂质（lipid）和蛋白构成脂质体以磷脂为主，磷酸甘油酯（phosphoglyceride）R（1424）16.18第五页，共四十九页，2022年，8月28日膜脂均为两性分子亲水部分极性头疏水部分疏水尾双分子层内外亲水，中间疏水第六页，共四十九页，2022年，8月28日膜结构流动镶嵌模型双分子层：

膜脂分子可以自由横向运动流动性、柔韧性、高电阻、离子通透性膜蛋白：

自由侧向扩散，但不能翻转少许有专一结合。

第七页，共四十九页，2022年，8月28日3.跨膜运送生物膜是细胞和各种细胞器的屏障，选择性地允许一些分子、离子通过。

功能：

*稳定细胞分子体积、pH值、物质成分、酶活动环境；*摄取、浓缩有用物质；排出多余、无用物质；*保持浓度梯度，传递生物信息；*智能化识别物种，控制数量。

第八页，共四十九页，2022年，8月28日被动运送：

顺浓度梯度，不耗能*简单扩散：

遵循扩散定律，速度的梯度对于离子比较困难，疏水层阻挡，游泳过河*促进运送：

依靠某些物质帮助过河，小分子离子载体：

ionophore形成脂溶性离子载体配合物,坐船离子通道：

ionicchannel，贯穿膜两侧,隧道运送方式第九页，共四十九页，2022年，8月28日主动运送：

逆浓度梯度，耗能离子泵：

ionicpump，需要离子载体和蛋白质帮助钠泵，钙泵胞饮pinocytosis和胞吐exocytosis作用质膜内陷形成第十页，共四十九页，2022年，8月28日4.钠泵K+Na+细胞内细胞外细胞内K+Rb+Li+Cs+第十七页，共四十九页，2022年，8月28日第十八页，共四十九页，2022年，8月28日3）通道离子载体大环多羟基多烯内酯类抗菌素多烯部分：

亲脂多羟基部分：

亲水胶束,内部亲水性通道运送正负离子和小分子选择性不强第十九页，共四十九页，2022年，8月28日7.合成离子载体模拟天然离子载体结构和功能大环配体：

冠醚、穴醚链状多齿配体冠醚crownether第二十页，共四十九页，2022年，8月28日穴醚第二十一页，共四十九页，2022年，8月28日生物无机化学一、概述二、生命元素与生物配体三、金属蛋白四、金属酶五、生物膜与离子载体六、金属与核酸的相互作用第二十二页，共四十九页，2022年，8月28日核苷酸第二十三页，共四十九页，2022年，8月28日DNA单链结构第二十四页，共四十九页，2022年，8月28日碱基配对第二十五页，共四十九页，2022年，8月28日DNA双螺旋结构第二十六页，共四十九页，2022年，8月28日六、金属与核酸的相互作用1.与核苷酸体内有重要的游离核苷酸，如ATP在核苷酸中，存在配位基团磷酸碱基戊糖中强弱第二十七页，共四十九页，2022年，8月28日金属离子：

Ca2+、Mg2+Cu2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+M2+ATP配合物Mg2+、Ca2+与磷酸成键，又与N-7配位。

两种配位形式大螯合环外配位层（macrochelatedoutersphere）大螯合环内配位层（macrochelatedinnersphere）第二十八页，共四十九页，2022年，8月28日第二十九页，共四十九页，2022年，8月28日2.与DNA和RNA的相互作用RNA：

天然RNA中含有Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+、Al3+、Cr3+、Mn2+、Zn2+多种阳离子结合牢固一般方法很难分离生理功能不清楚推测Mn2+、Zn2+对RNA起稳定作用第三十页，共四十九页，2022年，8月28日第三十一页，共四十九页，2022年，8月28日第三十二页，共四十九页，2022年，8月28日染色体末端端粒结构第三十三页，共四十九页，2022年，8月28日第三十四页，共四十九页，2022年，8月28日3.金属离子对DNA、RNA功能的影响DNA复制：

脱氧核苷酸转移酶，需Mg2+、Mn2+和Co2+存在时才把dATP、dGTP、dCTP、dTTP搬运到DNA聚合酶上。

DNA聚合酶本身含有ZnDNA聚合酶在Mg2+、Mn2+和Co2+存在下，开始复制转录RNA：

Mg2+、Mn2+、Co2+对RNA聚合酶有激活作用Mg2+使RNA聚合酶具有识别核糖核苷作用，不混入脱氧者第三十五页，共四十九页，2022年，8月28日翻译：

Mg2+的存在使t-RNA识别密码，但Mg2+大到一定程度，会出现错码。

过多Mg2+，不能识别密码的第三个字母，即UUC与UUA不分，PheLeu第三十六页，共四十九页，2022年，8月28日4.锌指蛋白基因的复制、转录、翻译，一般需要与特定蛋白结合而激活启动，复制激活因子、转录因子等含有锌指蛋白结构第三十七页，共四十九页，2022年，8月28日第三十八页，共四十九页，2022年，8月28日第三十九页，共四十九页，2022年，8月28日5.DNA构型探针DNA二级构象无可靠方法测定用金属配合物作DNA构型探针用于判别B-DNA和Z-DNAB-DNA大部分碱基内侧疏水保护Z-DNA少部分外侧保护少易受攻击，导致基因突变致癌第四十页，共四十九页，2022年，8月28日例：

黄曲霉素B1强烈的阻碍B-DNA作用2-乙酰基荧光素与A-8-C结合,使DNABZ导致基因突变，致癌。

其它致癌物：

作用于：

嘌呤N7嘧啶C5甲基化，破坏BZ平衡第四十一页，共四十九页，2022年，8月28日DNA碱基加成物形成位点（化学致癌）第四十二页，共四十九页，2022年，8月28日探针配合物：

J.Barton（加州大学伯克利）为代表合成了一系列带正电荷、手性、荧光金属配合物，代表：

Ru（phen）32+二氮杂非手性拆分对映体与左右第四十三页，共四十九页，2022年，8月28日与DNA作用其中一个phen插入碱基之间另两个在大沟中，要求空间匹配右手旋对映B-DNA左手旋对应Z-DNA荧光谱第四十四页，共四十九页，2022年，8月28日6.抗癌药物顺铂1965年，B.Rosenberg电场对细菌生长的影响细胞分裂受到抑制，300倍大的菌丝Pt电极培养液中加了NH4Cl其它电极则无此现象。

进一步研究表明，电流作用，使PtPt2+溶液生成cis-Pt（NH3）2Cl2抑制细胞分裂第四十五页，共四十九页，2022年，8月28日1969，Rosenberg抗癌活性与DNA上的G结合，抑制DNA复制1970s，临床商业化肾毒性，头颈部癌泌尿系统毒性铂、铂族化合物第二代、第三代第四十六页，共四十九页，2022年，8月28日其中，NH3是保留基团，与Pt结合牢固Cl是离去基团反式异构体中，Cl-的离去速度比顺式快510倍迅速被取代，不能到达靶分子而顺式可以。

第四十七页，共四十九页，2022年，8月28日作用机理：

DNA是主要靶分子

（1）.链间交联机理使癌DNA双链两个相邻面上的B1-N7链间交联

（2）螯合机理cis-Platin与G的N-7和O=CG螯合，氢键断裂（3）链内交联机理顺铂与同一跳链上相邻的GG之N7配位。

第四十八页，共四十九页，2022年，8月28日第四十九页，共四十九页，2022年，8月28日