无机化学学术论文
生物无机化学的研究进展
文摘:本文主要介绍了生物无机化学的研究进展。主要来源于对含有微量元素的蛋白质的突变、结构和性质的研究；酶的模拟；无机药物化学；本文从金属元素中毒研究等四个方面介绍了生物无机化学的进展。
关键词:生物无机化学；蛋白质；螯合剂；酶；无机药物化学
中国图书馆分类号:O62文献识别码:A
文章编号:1009-0118(2012)07-0207-02。
生物无机化学是无机化学和生物化学的交叉领域。它的任务是研究金属与生物配体的相互作用，这依赖于无机化学和生物化学的发展。由于研究方法的进步，揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分:一是研究微量元素在物体本身的作用，二是研究外界微量元素对机体的影响。
首先，研究了微量元素在物体本身中的作用。
(A)研究含有微量元素的蛋白质
含有微量元素的蛋白质是生物无机化学中的研究对象，这项研究主要依靠生化技术。含微量元素的蛋白质是微量元素与蛋白质形成的复合物，与酶不同的是，含微量元素的蛋白质不显示催化活性，但具有其他重要功能。目前的研究是寻找新的蛋白质并确定它们的结构和性质。
目前比较流行的蛋白质是硒蛋白，因为硒蛋白是硒在体内的主要存在形式，发挥其生物学功能。硒的作用主要在癌症、神经退行性疾病和病毒方面，但结论并不统一。现在我们主要是探索新的硒蛋白作为预防性药物开发、癌症治疗和药物筛选的靶点。例如，杜明通过硫酸铵沉淀从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白，并研究了其抗氧化活性与其硒含量的关系。发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量有关。
此外，细胞色素也被研究过。比如管墨蓝就研究过细胞色素b5的突变体。为了深入了解细胞色素b5第64位氨基酸对血红素微环境和蛋白质性质的影响，对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行了保守和非保守突变。研究表明，细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白质的结构有重要作用，第64位其他氨基酸残基的引入使蛋白质结构不稳定。
(二)酶的模拟
酶的模拟，就是从酶中选择主导因子，设计合成一些能显示生物功能，比天然酶简单得多的非蛋白质分子。通过研究它们，我们可以模拟酶的催化过程，找出控制生化过程的因素，得到更好的催化剂。
比如硒酶的研究。通过模拟硒酶的结构和功能，人们不仅可以了解硒酶的结构和功能之间的关系，还可以进一步开发与硒酶相关的药物。硒酶的合成方法主要有三种，一是化学模拟硒酶，二是化学修饰硒酶，三是基因工程生产硒酶。硒酶的化学模拟主要集中在硒酶的活性中心——催化三联体中Se-N相互作用的模拟。这方面主要有合成含Se-N键的硒酶模拟物和在Se原子附近引入氮原子，通过分子内螯合间接形成分子内螯合物达到Se-N键的效果。硒化酶化学修饰的主要方面有:1，将天然酶转化为硒化酶；2.设计含硒生物印迹酶；3.设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化功能中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌和抗病毒活性方面具有治疗潜力。
另一个例子是刘海洋对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对生物技术和分子生物学的研究具有重要意义。咔咯是一种具有* * *轭电子结构的大环化合物，这导致其配位化学行为容易与金属形成配合物，由其形成的配合物在许多反应中具有催化活性。研究小组研究了单羟基咔咯锰配合物对DNA的催化氧化裂解。结果表明，锰咯配合物能催化DNA的氧化裂解，裂解程度随反应时间的增加而增加。宋玉民等人研究了全反式维甲酸钇配合物对DNA的切割和键合。实验表明，在生理条件下，该配合物比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳雷等人研究了铬络合物的DNA切割活性。结果表明，铬的配合物[Cr(bzimpy)2]+在H2O2存在下具有氧化切割DNA的活性，但切割的DNA可被大肠杆菌修复..
关于固氮酶的模拟有很多报道。模拟固氮酶的目的是在温和的条件下将空气中的氮分子转化为有机化合物，从而加以利用。固氮酶活性中心的模拟主要是钼、铁、硫团簇，也有关于钼硫醇等的研究报道。
第二，研究外界微量元素对身体的影响。
(1)无机药物化学
无机药物的开发在生物无机领域起着重要的作用。顺铂抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物的应用上，目前临床上仍使用顺铂类药物，主要有顺铂、卡铂、顺铂、奥沙利铂四种铂类配合物。自1980发现二烷基锡衍生物的抗癌活性以来，人们先后合成了具有顺铂结构的二烷基锡二卤化物、具有卡铂结构的有机锡化合物、有机锡羧酸衍生物等。锗化合物方面，从发现1971合成？由于羧乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性，许多有机锗化合物被相继合成。还有二茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康长寿最重要的杀手，所以在抗癌药物的研发上会有很大的发展前景。除了合成新药，在原有药物的基础上对原有药物进行改进也是今后的研究方向，因为原有药物毒副作用高，抗癌范围小。因此，在无机抗癌药物方面，合成具有广谱高效抗癌活性、毒副作用低、持续时间长的抗癌药物是主要发展方向；此外，关于无机金属药物的抗癌机理还没有统一的理论，因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要的研究方向。
无机药物在其他领域也有重要的应用。例如，金络合物在抗类风湿中的应用，金的硫醇在类风湿性关节炎治疗中的应用。在治疗胃病的过程中，铝盐也是主要药物，含铋化合物是治疗胃溃疡的主要药物。在无机药物的研究中，各种药物对机体疾病的治疗机制尚不明确，因此无机药物作用机制的研究具有很大的前景。
放射药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射性示踪剂和核磁共振在医学上的应用，各种造影剂已经成为医生临床应用中不可缺少的一个方面，钡剂就是其中之一。
(2)金属元素中毒的治疗
当外界金属元素超过机体所需浓度时，就会对机体产生负面影响，引发疾病。元素的毒性主要是由于它与生物群体的强配位作用。金属元素中毒的治疗主要是研究螯合能力更强的螯合剂，使其与有毒的金属离子结合形成更稳定的络合物，然后排出体外。理想的螯合剂必须满足以下条件:1，水溶性，在生理pH条件下有足够的螯合能力；2.分子大小和结构必须合适；3.金属元素必须排他地、快速地结合；4、容易被排出体外；5.无明显毒性。如果用EDTA排出多余的离子，虽然EDTA有很强的螯合作用，但选择性不强。在排出有害金属离子的同时，也会损失一些有益的离子。例如，去铁胺B用于去除多余的铁，但它不能去除血红素或转铁蛋白中的铁。目前医用螯合剂的研究方向主要是研究新药，因为目前的螯合剂无论是种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医疗需要。
三、生物无机化学的发展趋势
生物无机化学未来的发展趋势是生命科学与技术的有机紧密结合。
研究蛋白质分子及其生物学功能的原理。人类基因只有几万个，蛋白质却有几十万个，可见生命的复杂性需要从蛋白质来解释。目前已知的蛋白质和酶中，约有1/3需要金属离子作为辅助因子才能发挥作用，因此弄清这些生物大分子的结构和生物学功能非常重要。对核酸的研究。研究金属元素对核酸序列、构型和区域的选择性识别和调控是生物无机化学的一个主要焦点。例如，已经发现许多锌脂蛋白调节DNA或RNA。这方面的研究将对未来无机药物产生重要影响。
由于生命科学将是21世纪的研究热点之一，因此与生命科学密切相关的生物无机化学将得到极大的发展，并将对人类做出更大的贡献。
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