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第一章 绪论 1

第一节 生物无机化学——一门新兴的边缘科学 1

第二节 生物无机化学在发展中的研究课题 3

第三节 生物体中的无机元素及其生物功能 5

参考文献 7

第二章 重要的生物配体及其金属配合物 8

第一节 氨基酸 8

一、氨基酸的分类 8

二、氨基酸的立体异构和旋光性 11

三、氨基酸的酸碱性质 11

第二节 蛋白质 11

一、蛋白质的分类 12

二、蛋白质的一级结构 12

三、维持蛋白质空间构象的作用力 13

四、蛋白质的二级结构 14

五、蛋白质的三级结构和四级结构 16

六、蛋白质的某些重要性质 16

第三节 氨基酸、肽、蛋白质的金属配合物 17

一、氨基酸、肽的金属配合物 17

二、蛋白质的金属配合物 18

第四节 核酸 19

一、核酸的化学组成与分类 19

二、核酸降解产物的化学结构 20

三、体内重要的游离核苷酸 22

四、核酸的结构 22

五、核酸与遗传信息传递 25

第五节 金属离子及其配合物与核苷酸和核酸的相互作用 27

一、金属离子与核苷酸的相互作用 27

二、金属离子对DNA和RNA稳定性的影响 29

三、金属离子在DNA复制、遗传密码转录和翻译中的作用 30

四、金属配合物与核酸的相互作用 30

第六节 酶 33

一、酶的化学本质 33

二、酶的命名与分类 33

三、酶的催化功能 35

四、几种重要的辅酶或辅基 36

五、酶促反应动力学 38

第七节 金属离子与酶的配合物 40

一、金属离子作为酶的辅助因子 40

二、金属离子作为酶的激活剂 40

三、与金属有关的酶的抑制作用 40

四、金属离子、酶和底物的结合方式 41

五、金属酶的配体性质与金属酶的催化活性的关系 42

参考文献 42

第三章 生物无机化学体系中的配位化学原理 43

第一节 晶体场理论及其应用 43

一、晶体场理论的基本要点 43

二、晶体场理论的应用 45

第二节 过渡金属配合物的电子光谱 46

一、配位体的电子光谱 47

二、荷移光谱 47

三、配位场光谱 47

第三节 过渡金属配合物的磁性 50

第四节 混配配合物的形成及其生物意义 51

一、混配配合物的形成及其影响因素 52

二、混配配合物的生物意义 54

参考文献 55

第四章 氧载体 56

第一节 天然氧载体 56

一、卟啉 56

二、血红蛋白和肌红蛋白 59

三、蚯蚓血红蛋白 65

四、血蓝蛋白 67

五、血钡蛋白 69

第二节 氧载体的模型化合物 69

一、氧载体模型化合物研究概况 69

二、钴（II）氧载体 70

三、铁（II）氧载体 74

四、Vaska型氧载体 79

五、铜（I）氧载体 80

六、人造载氧血液 81

参考文献 81

第五章 生物氧化还原反应中的金属蛋白和金属酶 83

第一节 生物体的氧化还原反应 83

一、分子氧及其活化 83

二、生物氧化还原作用的类型 85

三、氧化还原酶的分类及其催化的反应 86

四、呼吸链与电子传递体 88

五、生物体内的氧化还原电位 89

第二节 血红素蛋白 90

一、细胞色素 90

二、细胞色素P 450（简称 P 450） 93

三、过氧化物酶和过氧化氢酶 98

第三节 铁蛋白与铁传递蛋白 100

一、铁蛋白 100

二、铁传递蛋白 101

第四节 铁硫蛋白 102

一、Fe（Cys）4蛋白——红氧还蛋白 102

二、Fe2S2（Cys）4——模特型铁氧还蛋白 103

三、Fe4S4（Cys）4蛋白——高电位铁硫蛋白和细菌型铁氧还蛋白 104

四、含Fe3SX簇的铁硫蛋白 105

五、铁硫蛋白模型物研究 105

第五节 铜蛋白 106

一、铜蛋白中三种类型的铜 107

二、质体蓝素——I型铜蛋白 108

三、牛超氧化物歧化酶——II型铜蛋白 108

四、漆酶——含I、II、III型铜的铜蛋白 110

第六节 维生素B12和B12辅酶 110

一、维生素B12和B12辅酶 110

二、钴胺素的性质与功能 112

三、模型物研究 114

第七节 钼酶 116

一、黄嘌呤氧化酶 116

二、醛氧化酶 117

三、硝酸盐还原酶 117

四、亚硫酸盐氧化酶 117

参考文献 117

第六章 固氧作用及其化学模拟 119

第一节 固氮酶 119

一、固氮微生物 119

二、固氮酶催化的反应 119

三、固氮酶的组成和结构 120

四、固氮酶作用机理研究 122

五、铁钼辅基模型化合物的研究 124

第二节 双氮过渡金属配合物 125

一、氮分子的不活泼性 126

二、双氮配合物成键方式 126

三、氮分子配位活化 127

四、配位氮分子的反应活性 127

第三节 固氮酶模拟 128

一、钼铁硫原子簇化合物的研究 128

二、其它模拟体系的研究 130

第四节 氮循环的生物无机化学 131

一、硝化作用 131

二、硝酸盐的还原作用 132

参考文献 133

第七章 光合作用及其化学模拟 134

第一节 光合作用的生物无机化学 134

一、光合色素 134

二、光合作用中的电子传递和两上光合系统 136

三、光合放氧 137

四、光合磷酸化 138

五、光解水放氢 139

第二节 叶绿素a的结构与功能 139

一、叶绿素a的分子结构 140

二、叶绿素a在活体内的存在状态 140

三、叶绿素a的功能 141

第三节 氢酶 142

一、氢酶的结构 142

二、氢酶的催化功能 143

三、氢酶的氧敏感性 143

第四节 光合作用的化学模拟 144

一、阳光分解水制氢的简略分析 144

二、阳光光敏电荷转移配合物的结构与功能 145

三、阳光分解水制氢的复合均相催化体系 147

四、光合作用光化学反应中心的模拟研究 148

参考文献 149

第八章 催化水解反应的金属酶 150

第一节 概述 150

一、水解酶 150

二、水解金属酶研究中的过渡金属离子探针 151

第二节 羧肽酶 153

一、羧肽酶A 153

二、其它羧肽酶 158

第三节 碳酸酐酶 159

一、碳酸酐酶的组成、结构和功能 159

二、碳酸酐酶的催化机理 161

第四节 其它水解金属酶 162

一、亮氨酸氨肽酶 162

二、嗜热菌蛋白酶 163

三、碱性磷酸酯酶 164

四、Na＋，K＋-ATP酶 164

参考文献 165

第九章 生物体中的碱金属和碱土金属及其跨膜运送 167

第一节 碱金属和碱土金属在生物体内的分布与功能 167

第二节 生物膜 167

一、生物膜的化学组成 168

二、生物膜的结构 170

第三节 离子通过膜的运送 171

一、离子跨膜运送的方式 171

二、钠泵 172

三、钙泵 173

四、钠钙交换 173

第四节 天然离子载体 173

一、环状离子载体 174

二、链状离子载体 177

三、通道载体 178

第五节 合成离子载体 179

一、冠醚 179

二、穴醚 182

三、链状多齿配体 183

第六节 钙结合蛋白 184

一、钙调蛋白的结构 185

二、钙调蛋白在细胞代谢中的调控作用 186

三、其它钙结合蛋白 188

参考文献 189

第十章 环境生物无机化学 190

第一节 生物体与环境 190

一、生物圈与食物链 190

二、环境与生物体的元素组成 191

三、生物富集 192

四、生物地球化学与健康 193

第二节 生物体内微量元素的代谢 194

一、吸收 194

二、分布 195

三、金属的生物化学转化 195

四、排泄 196

第三节 微量元素的体内平衡与金属中毒 196

一、微量元素摄入量对人体健康的影响 196

二、微量元素与癌症 197

三、金属中毒的一般机理 198

四、生物体对金属毒害的某些防护机制 198

五、体内金属浓度的控制 199

六、几种常用的金属中毒解毒剂 200

第四节 金属硫蛋白 203

一、金属硫蛋白的结构 203

二、金属硫蛋白的生物合成与生物功能 207

第五节 工业污染金属元素 208

一、汞 208

二、镉 209

三、铅 210

四、值得关注的新的环境污染元素——衡土和铝 210

参考文献 211

第十一章 近代结构分析方法在生物无机化学中的应用 213

第一节 概述 213

第二节 电子吸收光谱法 214

一、电子跃迁的类型 214

二、电子吸收光谱的分析和应用 215

第三节 红外光谱法 219

一、金属蛋白和金属酶红外光谱研究的特点 219

二、红外光谱在金属蛋白和金属酶结构研究中的应用 220

第四节 拉曼光谱和共振拉曼光谱 222

第五节 稳态荧光和时间分辨荧光光谱 223

第六节 旋光色散与圆二色性法 226

一、旋光色散和圆二色性与金属配合物 226

二、金属蛋白和金属酶的旋光色散与圆二色性及其应用 228

第七节 高分辨率核磁共振谱法 231

第八节 金属蛋白的顺磁性金属中心及其环境的研究 234

第九节 铁蛋白的穆斯堡尔谱研究 237

第十节 金属蛋白和金属酶的X射线晶体结构测定 238

第十一节 外延X射线吸收精细结构谱测定金属蛋白的结构 239

第十二节 电化学方法 242

参考文献 244

第十二章 应用生物无机化学的若干研究领域 246

第一节 无机药物化学 246

一、无机药物化学的研究范围 246

二、铂配合物抗癌药 248

三、非铂类钌、铑、锡、钛、镓抗癌药物 252

四、硒药物 254

五、重要的钒、铋、金、锂、铜、锌、铬、锰、铁、钴、镍和衡土等金属药物 254

第二节 金属酶和模拟酶的研究 262

一、细胞色素P 450单加氧酶的模拟 262

二、超氧化物岐化酶的模拟 263

第三节 稀土生物无机化学的应用 264

一、稀土在农业中的应用及其作用机理 264

二、稀土生物效应的研究概况 265

第四节 离子探针及应用 266

一、金属配离子探针 266

二、衡土荧光探针 267

三、荧光法研究药物与生物大分子的相互作用 267

第五节 仿生材料 268

一、仿生矿物材料 268

二、仿生膜 269

参考文献 271

索引 272