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生物無機化學研究進展
論文摘要：本文主要敘述了生物無機化學的研究進展。主要從對含有微量元素的蛋白的突變、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的研究；酶的模擬；無機藥物化學；金屬元素中毒的研究等四個方面來介紹現(xiàn)在生物無機化學的進展。
論文關(guān)鍵詞：生物無機化學；蛋白質(zhì)；螯合劑；酶；無機藥物化學
生物無機化學是無機化學和生物化學交叉的領(lǐng)域。它的任務(wù)是研究金屬與生物配體之間的相互作用，它有賴于無機化學和生物化學兩門學科水平的發(fā)展。由于研究方法的進展，使得揭示生命過程中的生物無機化學成為可能。生物無機化學主要分為兩部分：一是研究生物體本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素對機體的影響。
一、研究生物體本身微量元素的作用
（一）含有微量元素的蛋白的研究
含有微量元素的蛋白是生物無機化學中偏向生物領(lǐng)域的研究對象，做此項研究主要依靠生物化學技術(shù)。含有微量元素的蛋白是微量元素與蛋白質(zhì)形成的配合物，與酶的區(qū)別在于含有微量元素的蛋白并不表現(xiàn)催化活性，但卻有其他的重要功能�，F(xiàn)在的研究在于發(fā)現(xiàn)新的蛋白，確定其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。
現(xiàn)在熱門的蛋白有硒蛋白，因為硒蛋白是硒在體內(nèi)存在和發(fā)揮生物功能的主要形式。硒的作用，主要在癌癥、神經(jīng)退行性疾病和病毒等方面，但結(jié)論不統(tǒng)一�，F(xiàn)在主要在探索新的硒蛋白作為預防藥物開發(fā)、癌癥治療和藥物篩選靶標。如杜明等通過硫酸銨沉淀等方法,從富硒靈芝中獲得了一種新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性與其硒含量間的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)該蛋白的抗氧化活性與其硒含量具有相關(guān)性。
另外，也有對細胞色素進行研究。如官墨藍等對細胞色素b5的突變體做了研究。為了深入了解細胞色素b5的64位氨基酸對血紅素輔基微環(huán)境及蛋白性質(zhì)的影響，對細胞色素b5第64位氨基酸殘基進行保守性和非保守性突變。研究表明，細胞色素b5第64位氨基酸殘基對穩(wěn)定血紅素輔基和維持蛋白的結(jié)構(gòu)有重要的作用，在64位引入其他氨基酸殘基使蛋白結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定。
（二）酶的模擬
酶的模擬就是從酶中挑選出起主導作用的因素來設(shè)計合成一些能表現(xiàn)生物功能的、比天然酶簡單得多的非蛋白分子，通過研究它們來模擬酶的催化過程，找到控制生化過程的因素，從而得到更好的催化劑。 又如劉海洋等對核酸酶的化學模擬。核酸酶的化學模擬對于生物技術(shù)和分子生物學研究具有重要意義，Corrole是具有共軛電子結(jié)構(gòu)的大環(huán)化合物，其結(jié)構(gòu)上導致其配位化學行為易與金屬形成配合物，其形成的配合物在許多反應(yīng)中均有催化活性。該科研組研究了單羥基Corrole錳配合物對DNA的催化氧化斷裂作用。結(jié)果表明,錳Corrole配合物可催化DNA的氧化斷裂,而且斷裂程度隨著反應(yīng)時間的增加而增加。宋玉民等研究了全反式維甲酸合釔配合物對DNA的切割和鍵合作用。實驗表明，該配合物在生理條件下比配體和金屬離子能更有效地切割質(zhì)粒DNA。岳蕾等研究了鉻配合物切割DNA的活性。研究表明，在H2O2存在條件下，Cr的配合物［Cr(bzimpy)2］+具有氧化切割DNA的活性，但被切割的DNA可被大腸桿菌修復。
對于固氮酶模擬的報道比較多。模擬固氮酶的目的主要是在溫和的條件下將空氣中的氮分子轉(zhuǎn)化成有機化合物，從而加以利用。對固氮酶的活性中心模擬主要是鉬鐵硫原子簇，另外還有鉬-硫醇等等的研究報道。"
二、研究外界微量元素對機體的影響 （一）無機藥物化學
無機藥物的發(fā)展在生物無機領(lǐng)域中有很重要的地位。順鉑的抗腫瘤作用的發(fā)現(xiàn)開辟了無機藥物化學的新領(lǐng)域。在抗癌藥物應(yīng)用中，順鉑藥物目前仍在臨床上使用，主要有四種鉑配合物：順鉑、卡鉑、順糖氨鉑、奧沙利鉑。從1980年發(fā)現(xiàn)二烴基錫衍生物具有抗癌活性以來，人們先后合成了具有順鉑結(jié)構(gòu)的二烴基二鹵化錫配合物，與卡鉑結(jié)構(gòu)類似的有機錫化合物，以及有機錫羧酸衍生物等等。在鍺化合物方面，從發(fā)現(xiàn)1971年合成的β-羧基乙基鍺倍半氧化物具有抗癌活性以來，人們先后合成了許多有機的鍺化合物。此外還有茂鈦衍生物和稀土配合物。因為癌癥是人類健康壽命最主要的殺手，所以在抗癌藥物的研究開發(fā)方面將有很大的發(fā)展前景。除了合成新的藥物外，在原有的藥物基礎(chǔ)上對原有的藥物進行改良也是未來的科研方向，因為原有的藥物具有較高的毒副作用，且抗癌范圍較小。所以在無機抗癌藥物這一方面，合成具有廣譜高效抗癌活性且有較低的毒副作用和較長的持續(xù)時候的抗癌藥物是主要發(fā)展方向；另外，對于無機金屬藥物的抗癌機理尚沒有統(tǒng)一的理論，因此研究無機抗癌藥物的作用機理也是主要研究方向。
無機藥物在其他方面也有重要的應(yīng)用。如金配合物在抗類風濕方面的應(yīng)用，應(yīng)用治療類風濕關(guān)節(jié)炎有金Au的硫醇鹽。在治療胃病的過程中，鋁鹽也是主要依賴的藥物，含鉍的化合物是治療胃潰瘍的的主要藥物。在無機藥物的研究中，尚不清楚各種藥物對機體疾病的治療機理，所以研究無機藥物的作用機理具有較大的前景。
放射照影藥物的發(fā)展也是無機藥物的發(fā)展方向。由于放射示蹤、核磁共振在醫(yī)學上的應(yīng)用，使得各種造影劑的成為醫(yī)生臨床應(yīng)用不可或缺的一個方面，如鋇的造影劑。
�。�二）金屬元素中毒的治療 三、生物無機化學的發(fā)展趨勢
生物無機化學以后的發(fā)展趨勢是生命科學與技術(shù)進行有機緊密的融合。
對蛋白質(zhì)分子進行研究，研究其具有生物功能的原理。人類的基因僅有幾萬個，而蛋白質(zhì)卻有十幾萬種，這說明生命的復雜性需要從蛋白質(zhì)上去解釋。而目前已知的蛋白和酶約有1/3需要金屬離子作為輔助因子才能發(fā)揮作用，所以闡明這些生物大分子的結(jié)構(gòu)和生物功能非常重要。對核酸的研究。研究金屬元素對核酸的序列、構(gòu)型、區(qū)域的選擇性識別調(diào)控是生物無機化學的一個主要熱點。如現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)許多鋅脂蛋白對DNA或RNA有調(diào)控作用。對這方面的研究將對以后的無機藥物產(chǎn)生重要的影響。
既然21世紀生命科學會是研究熱點之一，那么與生命科學緊密聯(lián)系的生物無機化學也必將因此得到極大的發(fā)展，因此也將為人類作出更大的貢獻。
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