Bioinorganic

chemistryHemoglobin

moleculeHemeRed

blood-cellRed

bloodcells

containhemoglobin

moleculeswhich

transport

oxygen

Oxygen

binds

to

heme

onthe

hemoglobin

moleculeADAM.severat

hundredBIOINORGANICCHEMISTRY□科學(xué)團(tuán)隊(duì)研究了許多金屬酶的生物合成和純化，酶的化學(xué)修飾、

結(jié)構(gòu)、功能和酶活性之間規(guī)律及其應(yīng)用。命的的探索門濟(jì)大要

月

B深

索，福課程進(jìn)程安排16周32課時(shí)第一章緒論3學(xué)時(shí)第二章生物金屬配

位化學(xué)基礎(chǔ)3學(xué)時(shí)第四章近代結(jié)構(gòu)分析生物無(wú)機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用第三章環(huán)境生物

無(wú)機(jī)化學(xué)4學(xué)時(shí)DNA熒光顯微鏡DNA圖像Figure

4.Bisintercalationof

ditercaliniumintolinear

andcircularplasmidDNA.Nakedforallimagesiscolour-coded(dark[low];light[high]).Scalebars:200nm(ad),100nm(e).Thisfiaureisadapted.withpermission.fromReferenceI491.circular(a)andlinear(c)formsofthe4.36-kbplasmidpBR322wereimagedbyAFM.usingtappingmodeinair.Thecircularplasmidsshowsomesupercoiling,whereasthelinearplasmidsshowarelaxed,extendedoonformationwithfewoverlappingstrandsAfterbisintercalationofditercalinium(atamolardrug:DNAratioof25:1),bothcircular(b)

andlinear(d)DNAmoleculesexhibited

increased

loopingandcloseDNA-DNAcontacts(e)ShowsloopstructuresfoundonlinearizedplasmidsThethick-strandedfeaturesaremadebythetightcoilingoftwoindividualDNAstrands.HeightinformationJ

Michael

Edwardson

and

Pobert

M.HendersonDDT

Vol.9,No.2

January

2004第五章氧載體2學(xué)時(shí)

Hemoglobin

Molecule第六章金屬蛋白質(zhì)2學(xué)時(shí)第七章光合作用和固氮作用2學(xué)時(shí)鉬鐵蛋白根瘤菌河蚌綠色血蚯蚓淡藍(lán)色血?jiǎng)游镅侯伾?/p>

烏賊玫瑰紅色血淡青色血蝦、河蟹家蠶蝸牛透明的血菜粉蝶素·

西方貴族的藍(lán)色血液是否真實(shí)鳥類第八章過(guò)渡金屬

的生物化學(xué)4學(xué)時(shí)第九章生物體中的堿金

屬及其跨膜運(yùn)輸4學(xué)時(shí)第十章非金屬微量元素

的生物化學(xué)3學(xué)時(shí)總結(jié)生物無(wú)機(jī)化學(xué)主

要知識(shí)點(diǎn)1學(xué)時(shí)離子通道跨膜運(yùn)輸考核辦法@

考

勤：缺勤3次以上，無(wú)成績(jī)。@平時(shí)作業(yè)：

一定全做。期末交。學(xué)習(xí)委員排好學(xué)號(hào)。課堂筆記：

每章不少于3頁(yè)。開卷考試：

筆記30%、教材50%。

@期末成績(jī)：

考勤20%、作業(yè)20%、

筆記30%、考試30%4

第一節(jié)生物無(wú)機(jī)化學(xué)——門新興的邊緣學(xué)科4第二節(jié)生物無(wú)機(jī)化學(xué)在發(fā)展中的研究課題4第三節(jié)生物體中的無(wú)機(jī)元素及其生物功能第一章

緒論第一節(jié)

生物無(wú)機(jī)化學(xué)——門新興的邊緣學(xué)科>生物無(wú)機(jī)化學(xué)定義

Bioinorganic

chemistryHemoglobin

Moleculeironachainblood

cellβ

chainhelicalshapeofthe

polypeptidemolecule在分子水平上研究生物

機(jī)元素有關(guān)的各種相互作基本任務(wù)BIOINORGANICCHEMISTRYExtracellularfluidheme3d20世紀(jì)下葉至今。蛋白質(zhì)與核酸成為研究的焦點(diǎn)。相

繼獲得了多種基因工程的產(chǎn)

品，大大推動(dòng)了醫(yī)藥工業(yè)和

農(nóng)業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)初至20世紀(jì)下葉。生物體內(nèi)主要物質(zhì)的代謝

途徑基本確定。一、生物無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展史分子生物學(xué)階段發(fā)展階段初期階段現(xiàn)代

從19世紀(jì)末至今。主要成果：化學(xué)

化學(xué)

鍵理論、現(xiàn)代檢測(cè)儀器的完善。未來(lái)

環(huán)境化學(xué)、功能材料化學(xué)、生命化

化學(xué)

學(xué)、能源化常真領(lǐng)城17世紀(jì)中葉到19世紀(jì)末，明確了化

學(xué)的科學(xué)性?；瘜W(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

三個(gè)時(shí)期古代化學(xué)近代

化學(xué)1859年生于蘇格蘭

大學(xué)醫(yī)學(xué)院就讀，后電于并不熱衷醫(yī)務(wù)，使他有許

贖事福爾摩斯探案的書寫工作。

生曲折離奇。他是個(gè)歷史學(xué)運(yùn)動(dòng)員、戰(zhàn)地通訊記者。曾

的兩徑審不公的案子，并運(yùn)用他

技巧證賣那罪犯其實(shí)是清白的。1902壤的柯道因在布爾戰(zhàn)爭(zhēng)中于南非

野戰(zhàn)醫(yī)院的優(yōu)異表現(xiàn)榮封爵士。逝于1930

毒品的實(shí)驗(yàn)福爾摩斯的知識(shí)生物無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展里程碑>20世紀(jì)中葉——初期階段。著名的化學(xué)家Kendrew

和Perutz解答了肌紅蛋白和血紅蛋

白的X

射線結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。四種不同的α螺旋國(guó)際生物無(wú)機(jī)化學(xué)會(huì)設(shè)簡(jiǎn)介>

1970年，美國(guó)，無(wú)機(jī)化學(xué)與模型研究方法>

1976年，英國(guó)，無(wú)機(jī)化學(xué)和生物交叉學(xué)科

>

1991年，英

國(guó)，

金屬識(shí)別、儲(chǔ)存、輸送

>

1993年，

美

國(guó)，

固氮酶結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理

>

1995年，德國(guó)，金屬離子對(duì)基因調(diào)節(jié)影響

>2001年，意大利，神經(jīng)系統(tǒng)生物無(wú)機(jī)化學(xué)

>

2003年，

澳大利亞，金屬離子在細(xì)胞的交

通圖交通干線的劃分和金屬離子的走向二、生物無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展的推動(dòng)力蛋白質(zhì)和其他生物分子高分辨結(jié)構(gòu)的迅速測(cè)定。用于結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)測(cè)定的高效光譜儀器的應(yīng)用。生物工程在創(chuàng)造新的生物相關(guān)結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用，如基因定點(diǎn)突變

技術(shù)等。2003年，美國(guó)科學(xué)家彼得

·

阿格雷和羅德

里克

·麥金農(nóng)，分別因?qū)?xì)胞膜水通道，離子

通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理研究而獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾獎(jiǎng)Peter

Agre

Roderick

MacKinnonDiversetransportprocessesmaintainthecellin

a

steady

state

that

is

not

in

equilibrium.◆原子力：以探針掃

描觀察樣品表面，當(dāng)

二者接近時(shí)產(chǎn)生范德

華力或靜電排斥力。·

1986年Binnig、Quate和Gerber

發(fā)明了第

一臺(tái)原子力顯微鏡。1.原子力顯微鏡觀察活的生命樣品AtomicForceMicroscopelaser

beamAFM

工作原理圖cantilevertipsurface光電子的能量分布曲線采用特定元素某一X光譜線作為入射光，實(shí)驗(yàn)測(cè)定

待測(cè)元素激發(fā)出一系列具有

不同結(jié)合能的電子能譜圖。元素定性分析元素定量分析2.X射線光電子能譜可從B??

中180個(gè)原子中檢

測(cè)出其中的一個(gè)Co原子E/eV維生素B12的X射線光電子能譜圖N1s

C1s

Co

3s×2

×10O1s150010005000X-ray

photoelectronspectroscopyCo

3p×10計(jì)數(shù)率/(計(jì)數(shù)/40s)a)

鯨腦球肌球素的結(jié)構(gòu)

四種不同的α螺旋b)鯨腦球肌球素的吸收光譜c)血紅素的環(huán)呼吸振動(dòng)引起

的吸收蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的鑒定多肽鏈借助氫鏈排

列成沿一個(gè)方向上具有

周期性結(jié)構(gòu)的構(gòu)象。3.共振拉曼光譜β折疊片F(xiàn)luorescenceimage,DNAinblueandMicrotubulesin

greenTheconcentrationoffreeCa2+isrepresented

bydifferent

colors,red

being

thehighestandbluethe

lowest.·

市運(yùn)：元發(fā)火兒觀爾、

基因定位、疾病診斷。4.熒光顯微鏡1982年，IBM

瑞士蘇黎士實(shí)驗(yàn)室的葛

·賓

尼和海

·

羅雷爾研制出世界上第一臺(tái)掃描隧道顯

微鏡。1986年賓尼和羅雷爾被授予諾貝爾物理

學(xué)獎(jiǎng)金。5.Scanning

electron

microscope

(SEM)ahaircellinthe

inner

ear

ofabullfrog葛·賓尼(GerdBining)?！ち_雷爾(HenrichRohrer)6.X-ray

crystallographyProteinstructureFigure.

X-raycrystallography.第二節(jié)生物無(wú)機(jī)化學(xué)在發(fā)展中的研究課題二、金屬離子及其配合物與生物大分子的相互作用一

、金屬酶和金屬蛋白的結(jié)構(gòu)和功能五、金屬離子和細(xì)胞的相互作用八、金屬酶和模擬酶的應(yīng)用七、探針和金屬藥物四、電子傳遞方法六、離子載體三、生物礦化CHoin

chlorophyll

bChloroplast(H

atomsnot

shown)一、金屬酶和金屬蛋白的結(jié)構(gòu)和功能金屬酶的化學(xué)模擬酶的修飾及固定化葉綠素結(jié)構(gòu)金屬硫蛋白金屬蛋白細(xì)胞色素cCHin

chorophyll

aCoordinationforuptake,transportandstorage(Fe)血紅蛋白金屬離子與生物大分子結(jié)合后，發(fā)生明顯的生物化學(xué)分子識(shí)別二、金屬離子及其配合物與生物大分子的相互作用金屬配合物對(duì)肽

鍵的化學(xué)切割離子通道、離子載體離子探針三、生物礦化生物礦物材料(骨頭、牙齒、軟骨、蛋殼等)是由礦物與基質(zhì)構(gòu)

成的復(fù)合材料，具有高度的裝配有

序性，又特殊的理化性質(zhì)、可控的●誘導(dǎo)分子膜作為分子膜板

的定向成核?！窭贸肿咏M裝體系合成

納米材料?！裎⒔Y(jié)構(gòu)的構(gòu)筑等。強(qiáng)還原劑一

P700*NADPH遠(yuǎn)紅光H?OP700弱氧化劑O?+H+光

系

統(tǒng)

1強(qiáng)氧化劑光系統(tǒng)Ⅱ◆電子傳遞著生物大分子的活性◆生命中的電子能量傳遞鏈◆電子激發(fā)鏈調(diào)節(jié)著生命大分子的構(gòu)象四、電子傳遞方法氧

化

還

原

勢(shì)還原態(tài)電子傳遞鏈氧化

態(tài)弱還原劑-紅光P680lipidbilayersolute-binding

site

aqueouspore(A)CARRIERPROTEIN(B)CHANNELPROTEIN五、金屬離子和細(xì)胞的相互作用√

金屬的攝入、轉(zhuǎn)運(yùn)、分布以及它們表現(xiàn)的生物效應(yīng)得化學(xué)基礎(chǔ)。膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白載體蛋白通道蛋白協(xié)助擴(kuò)散PtCH?NH

3金屬藥物論和方法合成具有特定功能的藥物，研究各種無(wú)機(jī)化學(xué)與藥物00C0CaCH;CH?CH?CH?生質(zhì)一生物效應(yīng)關(guān)系。C?H?Fe注射用卡鉑C?H?0研究金屬酶的結(jié)構(gòu)與功

能合成它們的模擬物，以推

動(dòng)它們?cè)谏a(chǎn)中的應(yīng)用。固氮酶模擬研究八、金屬酶和模擬酶的應(yīng)用一種立方烷型Mo-Fe-S

簇合物的結(jié)構(gòu)示意圖鉬鐵硫原子簇鉬一氰負(fù)離子鉬一硫醇鉬一二硫代氨基甲酸兩種線型Mo-Fe-S簇合物的結(jié)構(gòu)示意圖元素主要功能缺乏癥過(guò)量癥Fe參與多種新陳代謝過(guò)程貧血、齲齒、無(wú)力智力發(fā)育緩

慢、肝硬化Cu血漿蛋白和多種酶的重要成分低蛋白血癥、貧血、冠心病肝硬化、類

風(fēng)濕Zn控制酶的代謝活性

部位等貧血、高血壓、

侏儒癥頭昏、腸胃

炎、皮膚病Ca傳遞神經(jīng)脈沖、肌

肉收縮、釋放激素、心律調(diào)節(jié)軟骨畸形、痙攣膽結(jié)石、粥樣硬化Mg蛋白質(zhì)生物合成驚厥麻木癥表1.常見微量元素對(duì)人體健康的影響克汀病碘缺乏呆、小、聾、啞、癱侏儒先天畸形鋅缺乏厭食、生長(zhǎng)障礙，骨

畸形克山病硒缺乏心律不齊，心臟擴(kuò)大，

心率衰竭，休克大骨節(jié)病硒缺乏有關(guān)肌肉萎縮、發(fā)育障礙，

行動(dòng)蹣