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1、生物无机化学第1页，本讲稿共49页生物无机化学一、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2页，本讲稿共49页生物膜细胞膜 plasma membrane细胞器膜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3页，本讲稿共49页细胞膜第4页，本讲稿共49页组成：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5页，本讲稿共49页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6页，本讲稿共49页膜结构 流动镶嵌模型 双分子
2、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7页，本讲稿共49页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8页，本讲稿共49页被动运送：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
3、离子通道：ionic channel，贯穿膜两侧,隧道运送方式第9页，本讲稿共49页主动运送：逆浓度梯度，耗能离子泵：ionic pump，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10页，本讲稿共49页4.钠泵K+细胞内 细胞外Na+细胞内 K+Rb+Li+Cs+第17页，本讲稿共49页第18页，本讲稿共49页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19页，本讲稿共49页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
4、配体 冠醚 crownether第20页，本讲稿共49页 穴醚第21页，本讲稿共49页生物无机化学一、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22页，本讲稿共49页核苷酸第23页，本讲稿共49页DNA单链结构第24页，本讲稿共49页碱基配对第25页，本讲稿共49页DNA双螺旋结构第26页，本讲稿共49页六、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，存在配位基团磷酸中碱基强戊糖弱第27页，本讲稿共49页金属离子：Ca2+、Mg2+Cu2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+M2+ATP配合物Mg2+、Ca2+与磷酸
5、成键，又与N-7配位。两种配位形式大螯合环外配位层(macrochelated outer sphere)大螯合环内配位层(macrochelated inner sphere)第28页，本讲稿共49页第29页，本讲稿共49页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30页，本讲稿共49页第31页，本讲稿共49页第32页，本讲稿共49页染色体末端端粒结构第33页，本讲稿共49页第34页，本讲稿共49页3.金属离子对D
6、NA、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35页，本讲稿共49页翻译：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，Phe Leu第36页，本讲稿共49页4.锌指蛋白 基因的复制、转录、翻译，一般需
7、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37页，本讲稿共49页第38页，本讲稿共49页第39页，本讲稿共49页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 Z-DNA大部分少部分碱基内侧外侧疏水保护保护少易受攻击，导致基因突变致癌第40页，本讲稿共49页例：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DNA BZ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41页，本讲稿共49页DNA碱基加成物形成位点（化学致癌）第42页，本讲稿共
8、49页探针配合物：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43页，本讲稿共49页与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44页，本讲稿共49页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Pt Pt2+溶液生成cis-Pt(NH3)2Cl2抑制细胞分裂第45页，本讲稿共4
9、9页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46页，本讲稿共49页其中，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47页，本讲稿共49页作用机理：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48页，本讲稿共49页第49页，本讲稿共49页