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![生物无机化学原理](https://www.shukui.net/cover/17/31541873.jpg)
- 杨频,高飞编著 著
- 出版社: 北京:科学出版社
- ISBN:7030102762
- 出版时间:2002
- 标注页数:628页
- 文件大小:64MB
- 文件页数:647页
- 主题词:医用生物学
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图书目录
上篇 基本知识3
第1章 生物元素3
1.1 引言3
1.2 生物元素概论4
1.2.1 生物元素的分类与作用4
1.2.2 最适营养浓度定律5
1.2.3 生物元素的选择与演化6
1.3 生物非金属元素7
1.3.1 分区和结构特征7
1.3.2 生物非金属元素的性质7
1.4 生物金属元素8
1.4.1 生物金属元素总论8
1.4.2 碱金属与碱土金属9
1.4.3 过渡金属元素11
1.5.1 稀土的存在、性质及其与生物体的关系15
1.5 稀土元素的生物无机化学15
1.5.2 进入生物体中的稀土离子的功能和代谢16
参考文献17
第2章 生物配体及其金属配合物18
2.1 水分子和水相中的阴离子18
2.1.1 水分子在生物过程中的作用18
2.1.2 水相中的阴离子19
2.2 氨基酸19
2.2.1 氨基酸的结构19
2.2.2 氨基酸的分类21
2.2.3 氨基酸的两性和等电点21
2.2.4 非常见氨基酸22
2.3 蛋白质22
2.3.1 多肽22
2.3.2 蛋白质的结构23
2.4.2 蛋白质的金属配合物26
2.4 氨基酸、多肽、蛋白质的金属配合物26
2.4.1 氨基酸、多肽的金属配合物26
2.4.3 金属特化单元和辅基27
2.5 核酸29
2.5.1 核酸的组成29
2.5.2 DNA的结构30
2.5.3 RNA的结构33
2.6 金属-核酸配合物34
2.6.1 金属离子与核苷酸的相互作用34
2.6.2 金属离子与DNA、RNA的相互作用34
参考文献34
第3章 细胞生物学和分子生物学基础35
3.1 生命的分子设计35
3.1.1 核酸35
3.1.2 蛋白质35
3.1.3 酶36
3.1.4 多糖38
3.1.5 脂类39
3.1.6 其他的生物小分子41
3.2 细胞生物学41
3.2.1 细胞的结构41
3.2.2 生物膜44
3.2.3 细胞核的结构45
3.2.4 细胞的分裂和DNA复制45
3.3 分子生物学46
3.3.1 DNA的结构47
3.3.2 RNA的结构47
3.3.3 遗传信息的传递与表达48
3.3.4 克隆51
3.3.5 定位诱变51
3.3.6 基因表达52
参考文献53
第4章 生物无机化学体系中的配位化学基础54
4.1 生物金属配合物的生成及其热力学54
4.1.1 金属离子及配位体的分类--软硬酸碱理论54
4.1.2 生物金属离子的表观氧化态和配位几何55
4.1.3 生物金属配合物的生成及其稳定性55
4.2 金属配合物的反应动力学60
4.2.1 取代反应60
4.2.2 电子转移反应61
4.3 金属配合物的化学键理论63
4.3.1 生物金属配合物的分子几何和化学键63
4.3.2 晶体场理论基本要点64
4.3.3 配位场理论简介66
4.3.4 双层点电荷配位场模型66
4.4.1 配合物的颜色和光谱化学序列67
4.4 金属配合物的光磁性质67
4.4.2 过渡金属配合物的光谱和磁性68
4.5 无机模型化学及瞬时自组装概念68
参考文献69
第5章 生物金属的输运与贮存70
5.1 金属离子的生物利用度70
5.2 金属离子的摄取和跨膜输运72
5.2.1 被动输运与主动输运72
5.2.2 阳离子跨膜的主动输运--离子泵72
5.2.3 离子载体74
5.3 铁载体83
5.3.1 铁的利用83
5.3.2 铁载体分类84
5.3.3 铁载体性质85
5.4 金属离子在体内的输运与贮存88
5.4.1 铁的输运--运铁蛋白89
5.4.2 金属的贮存94
5.5 生物金属簇合物97
5.5.1 铁硫簇合物97
5.5.2 聚铁氧原子簇102
5.6 其他特化单元104
5.6.1 卟啉类104
5.6.2 咕啉和氢化卟啉104
5.6.3 金属-核苷酸配合物105
5.6.4 钼结合辅基106
5.7 生物矿化106
5.7.1 生物矿物与生物矿化106
5.7.2 矿化组织中的钙107
参考文献108
6.1 金属离子的有益效应及有毒效应109
第6章 细胞内金属离子浓度的控制与利用109
6.2 必需生物金属铁的严格调控110
6.2.1 溶解、摄取和输运110
6.2.2 吸收和贮存的金属调控110
6.3 有毒金属一例:汞111
6.3.1 汞解毒作用中的酶111
6.3.2 汞解毒基因的金属调节112
6.4 金属离子浓度梯度的产生与利用113
6.4.1 离子梯度的产生113
6.4.2 离子通道对离子的运送113
6.4.3 乙酰胆碱受体114
6.4.4 电位门控的钠通道116
6.4.5 离子通道的合成模型119
6.5 金属药物分配过程中的组织选择性119
参考文献120
7.1 核酸的结构121
第7章 金属-核酸相互作用121
7.2 金属与核酸的基本作用123
7.2.1 金属与核酸的基本作用123
7.2.2 金属及其配合物与核酸的基本反应124
7.3 一种典型的DNA作用试剂--三(菲咯啉)金属配合物127
7.3.1 与DNA的结合作用128
7.3.2 监测结合作用的技术130
7.4 可与核酸发生结合作用的金属配合物的应用133
7.4.1 光谱探针133
7.4.2 金属足迹图谱试剂134
7.4.3 构象探针136
7.4.4 其他技术138
7.5 大自然对核酸-金属相互作用的利用139
7.5.1 金属离子起结构作用--锌指结构域139
7.5.2 金属离子起调节作用140
7.5.3 金属离子在药物中起主导作用--博雷霉素141
7.5.4 金属离子起催化作用143
参考文献143
第8章 金属离子对生物分子的折叠和交联作用145
8.1 金属离子对蛋白质结构的稳定作用145
8.1.1 天冬氨酸转氨甲酰酶145
8.1.2 核酸结合蛋白中的锌结合域146
8.1.3 钙离子对钙结合蛋白的结构稳定作用149
8.2 金属离子对核酸结构的稳定作用152
8.2.1 Mg2+对转移RNA(rRNA)的折叠作用152
8.2.2 金属离子在催化性RNA分子中的作用152
8.2.3 端粒153
8.3 金属-DNA配合物与蛋白质的作用154
8.3.1 铂抗癌药物引起的DNA解旋和弯曲作用154
8.3.2 高速泳动族盒蛋白对含铂化d(GpG)或d(ApG)链间交联DNA的识别与结合作用156
8.4.1 金属插入剂157
8.4 金属组构的结构作为构象探针157
8.4.2 构象识别159
参考文献159
第9章 金属离子在生物活性中心的结合160
9.1 影响金属离子进入蛋白质上结合位点的因素160
9.1.1 热力学因素160
9.1.2 动力学因素161
9.1.3 生物利用度162
9.2 电中性原理162
9.2.1 单金属离子位点162
9.2.2 多核金属位点162
9.3 金属离子及其配合物对核酸的结合作用163
9.4 生物聚合物促进的金属-配体相互作用164
9.4.1 铁螯合酶164
9.4.2 DNA促进的反应过程166
参考文献167
第10章 生物电子传递168
10.1 生物电子传递过程中的金属蛋白和金属酶168
10.2 金属氧还蛋白及酶中的活性中心、辅基及辅酶169
10.2.1 重要的氧还中心169
10.2.2 其他的氧还辅因子和辅酶177
10.3 呼吸代谢过程中的电子传递180
10.3.1 线粒体呼吸180
10.3.2 硝酸盐及硫酸盐还原细菌中的呼吸途径180
10.3.3 产甲烷作用(CO2→CH4)182
10.3.4 光合作用182
10.4 非呼吸代谢过程中的电子传递186
10.4.1 固氮酶186
10.4.2 硝酸盐还原酶188
10.5.1 生物电子传递(BET)的特征189
10.5 生物电子传递的特征与速率189
10.5.2 长程电子传递的实验研究方法191
10.6 电子传递理论192
10.6.1 基本概念193
10.6.2 Macus理论194
10.6.3 铜蓝蛋白的交叉反应195
10.7 蛋白质中的长程电子传递196
10.7.1 电子耦合作用和生物电子传递的隧道式传递途径196
10.7.2 质体蓝素分子中的生物电子传递197
10.7.3 钌修饰的肌红蛋白198
10.7.4 蛋白-蛋白复合物199
参考文献200
第11章 以非氧还机理进行的底物结合和活化201
11.1 含锌水解酶201
11.1.1 羟肽酶A和嗜热菌蛋白酶202
11.1.2 金属替代和光谱研究204
11.1.3 动力学研究和酶作用机理205
11.1.4 碱性磷酸酶207
11.2 含铁水解酶208
11.2.1 紫酸性磷酸酶208
11.2.2 水解裂解酶--顺乌头酸酶211
11.3 水合裂解酶214
11.3.1 碳酸酐酶214
11.4 脱氢酶216
11.4.1 醇脱氢酶216
11.4.2 其他脱氢酶218
11.5 锌(Ⅱ)和钴(Ⅱ)的互换性218
11.5.1 锌(Ⅱ)和钴(Ⅱ)互换的化学基础218
11.5.2 锌(Ⅱ)和钴(Ⅱ)互换性的应用价值219
11.6 核苷酸的活化220
11.7.1 钙、镁激活蛋白221
11.7 钙、镁激活蛋白和胞外钙结合蛋白221
11.7.2 胞外钙结合蛋白222
参考文献224
第12章 原子、分子及基团的迁移225
12.1 氧分子的输运225
12.1.1 血红蛋白(Hb)和肌红蛋白(Mb)226
12.1.2 蚯蚓血红蛋白(Hr)234
12.1.3 血蓝蛋白(He)238
12.2 氧原子迁移反应中的铁240
12.2.1 细胞色素P-450240
12.2.2 甲烷单加氧酶(MMO)245
12.2.3 儿茶酚及其他双加氧酶246
12.3 氧原子迁移反应中的钼248
12.3.1 含钼的氧转移酶248
12.3.2 含钼氧转移酶的模型化学250
12.4.1 维生素B12及其衍生物的结构和生物学功能252
12.4 辅酶B12252
12.4.2 辅酶B12的催化反应及作用机理253
12.4.3 辅酶B12的作用及其热力学255
参考文献255
第13章 蛋白质对金属性质的调节256
13.1 金属中心性质的调节256
13.2 通过蛋白质侧链控制金属配位位点256
13.2.1 血红素蛋白256
13.2.2 铁硫蛋白--顺乌头酸酶257
13.2.3 锌蛋白257
13.3 通过配体类型调节金属中心的性质257
13.3.1 血红素蛋白258
13.3.2 铁硫蛋白中的Rieske中心259
13.4 配位几何对功能的调控--蓝铜蛋白260
13.5.2 蛋白质分子表面电荷的调节作用261
13.6 底物特异性261
13.5.1 疏水作用和氢键效应对[Fe4S4(Cys)4]中心的影响261
13.5 通过间接效应对功能进行调控261
13.6.1 蛋白酶262
13.6.2 樟脑-细胞色素P-450复合物262
13.7 偶联作用263
13.7.1 电子传递偶联--亚硫酸根氧化酶264
13.7.2 化学反应与电子传递偶联--固氮酶264
13.7.3 底物结合作用--细胞色素P-450264
13.7.4 膜输运--光合作用中心265
参考文献265
第14章 金属离子对生物化学事件的调控266
14.1 钙作为第二信使266
14.1.1 钙作为第二信使的化学基础266
14.1.2 肌肉收缩--肌钙蛋白C268
14.1.3 EF手的化学性质269
14.1.4 钙调蛋白和蛋白激活270
14.1.5 钙通道作为调节单元271
14.2 过渡金属在基因表达中的调控作用271
14.2.1 金属调控蛋白271
14.2.2 抗汞蛋白(MerR)与抗汞作用272
14.2.3 离子传感器274
14.2.4 真核细胞的铁调节蛋白275
14.2.5 铁响应翻译调控275
14.2.6 铜传感器277
14.3 锌的结构作用和调控作用279
14.3.1 基因表达过程中的锌蛋白279
14.3.2 锌的结构支撑作用和金属调节作用281
参考文献282
15.1 氧的毒性284
15.1.1 保护性金属酶-Cu-Zn超氧化物歧化酶284
第15章 细胞毒性与化学治疗284
15.1.2 Fe-SOD及Mn-SOD291
15.1.3 过氧化氢酶和过氧化物酶291
15.1.4 双氧自由基生成体系294
15.2 金属毒性及解毒295
15.2.1 特异性解毒机理295
参考文献299
中篇 实验方法303
第16章 波谱学方法总论303
16.1 生物无机化学的研究方法和时标303
16.2 玻耳兹曼分布定律和驰豫过程304
16.3 弗兰克-康登原理306
16.4 波谱过程306
16.4.1 辐射的吸收和发射306
16.4.2 光谱的产生和光谱选律307
16.4.3 波谱技术及其分辨率308
16.4.4 谱线的特征309
16.5 激光309
参考文献310
第17章 光谱学方法311
17.1 紫外-可见-近红外吸收光谱311
17.1.1 基本原理311
17.1.2 实验方法316
17.1.3 紫外-可见-近红外光谱法的应用318
17.2 荧光光谱(FS)322
17.2.1 基本原理322
17.2.2 荧光光谱的实验方法332
17.2.3 荧光光谱的应用335
17.3 圆二色谱和磁圆二色谱(CD,MCD)343
17.3.1 基本原理343
17.3.2 实验测量方法347
17.3.3 应用实例349
17.4.1 基本原理354
17.4 红外光谱(IR)354
17.4.2 实验技术357
17.4.3 红外光谱的应用358
17.5 激光拉曼光谱(LR)358
17.5.1 基本原理358
17.5.2 激光拉曼光谱和激光拉曼光谱仪361
17.5.3 激光拉曼光谱的应用362
参考文献363
第18章 磁共振方法364
18.1 核磁共振谱364
18.1.1 基本原理364
18.1.2 实验技术371
18.1.3 核磁共振谱在生物无机化学中的应用380
18.2.1 基本原理390
18.2 电子顺磁共振谱390
18.2.2 实验技术396
18.2.3 电子顺磁共振谱的应用397
18.3 磁化率测量399
18.3.1 物质的磁性和磁化率399
18.3.2 磁化率和分子结构400
18.3.3 磁化率的测量401
参考文献401
第19章 硬射线方法402
19.1 X射线晶体结构分析402
19.1.1 晶体结构的宏观对称性和微观对称性402
19.1.2 晶体的X射线衍射405
19.1.3 单晶衍射数据的收集和校正411
19.1.4 系统消光的利用和空间群的测定412
19.1.5 帕特森函数法414
19.1.6 推引位相的直接法417
19.1.7 晶体结构模型的修正和精化428
19.1.8 晶体结构的描述429
19.2 外延X射线吸收精细结构谱(EXAFS)430
19.2.1 基本原理430
19.2.2 实验方法434
19.2.3 数据分析436
19.2.4 应用438
19.3 穆斯堡尔谱(MB)442
19.3.1 基本原理443
19.3.2 实验方法447
19.3.3 穆斯堡尔谱的应用448
参考文献453
第20章 电化学方法454
20.1 电化学中的若干基本概念454
20.2 循环伏安法(CV)456
20.3.1 基本原理457
20.3 电泳457
20.3.2 实验方法458
20.4 电导法459
20.4.1 基本原理459
20.4.2 电导测定的应用460
参考文献461
第21章 理论化学方法462
21.1 量子化学计算方法462
21.1.1 分子量子力学462
21.1.2 量子化学从头计算法467
21.1.3 电子相关和组态相互作用469
21.2 分子力学方法471
21.2.1 分子力学原理概述471
21.2.2 分子力学力场473
21.2.3 分子力学计算方法475
21.2.4 分子力学计算的应用举例480
参考文献483
下篇 研究专题487
第22章 离子探针487
22.1 顺磁探针487
22.1.1 基本原理487
22.1.2 利用第一次弛豫加强效应测顺磁离子与配位分子中质子的距离487
22.1.3 利用第二次弛豫加强效应测生物大分子的金属离子结合位置数和结合常数488
22.1.4 应用实例--人血清白蛋白与Gd3+的结合位置数和生成常数488
22.2 荧光敏化和加强效应的理论方程及其应用489
22.2.1 理论方程的导出490
22.2.2 γ-球蛋白与氯原酸分子的结合490
22.2.3 荧光染料探针与蛋白质结合的研究491
22.3 荧光猝灭方程的导出和药物与蛋白的作用492
22.3.1 理论方程的推导和验证492
22.3.2 荧光给体-受体间距离的求取494
22.3.3 猝灭荧光法和药物作用机理495
22.4 配离子磁共振位移探针及其溶液化学495
22.4.1 用锇胺分子氢1H NMR探针的竞争模式对抗癌金属配合物与核苷酸相互作用的研究496
22.4.2 用锇胺分子氢配合物探针研究金属抗癌剂与靶分子的结合量和反应动力学504
参考文献504
第23章 金属离子与DNA/RNA的作用505
23.1 金属配合物键合DNA研究的最新进展505
23.1.1 DNA的分子结构特点505
23.1.2 金属配合物键合DNA的研究现状506
23.1.3 小分子配合物键合DNA研究的新动向507
23.1.4 二维NMR谱和分子模拟研究药物与生物大分子的作用511
23.2 手性金属配合物△,?-[Co(Phen)2dppz]3+与B-DNA作用的分子模拟511
23.2.1 模拟方法512
23.2.2 从大沟方向作用得出的相关结果512
23.2.3 从小沟方向插入得出的相关结果513
23.2.4 最佳位点和手性选择性514
23.2.6 生成热515
23.2.5 端基效应515
23.2.7 小结516
23.3 错配核酸及其与金属配合物的作用516
23.3.1 错配核酸及其研究进展516
23.3.2 ?-及△-[Ru(Phen)2dppz]n+对错配DNA识别机理的分子模拟522
23.4 金属配合物与DNA的作用526
23.4.1 具有混合平面配体金属配合物的合成及其与DNA的作用526
23.4.2 金属配合物以水解机理识别切割DNA528
参考文献537
第24章 抗癌活性配合物的合成和作用机理541
24.1 金属抗癌剂和两极互补原理541
24.1.1 金属抗癌剂541
24.1.2 两极互补原理和相似者相容原理541
24.1.4 两极互补原理的应用542
24.1.3 金属抗癌剂活性的两极互补原理(TPCP)542
24.2 有机锡配合物的合成、抗癌活性及其与DNA作用的分子机理544
24.2.1 抗癌活性有机锡衍生物的类型544
24.2.2 有机锡化合物体内抗癌活性的研究548
24.2.3 含芳香异羟肟酸类烷基苯基锡的合成和抗癌活性549
24.2.4 有机锡化合物的抗癌作用机理550
24.2.5 小结551
24.3 金属茂类化合物的抗癌机理研究551
24.3.1 研究背景及其科学意义551
24.3.2 二氯二茂钛类化合物与单核苷酸及DNA的作用553
24.3.3 二茂钛氨基酸衍生物与DNA的作用556
24.3.4 二茂铁鎓离子三氯乙酸盐与DNA的作用558
24.4 低氧选择性和特异断裂核酸金属配合物的抗癌活性561
24.4.1 低氧选择性抗癌药物-钴(III)配合物的合成及活性561
24.4.2 特异性断裂核酸的金属配合物作为抗癌剂研究562
参考文献563
24.4.3 展望563
第25章 金属(稀土)离子及其化合物与细胞的作用566
25.1 稀土元素能否通过细胞膜的研究方法及现状566
25.2 荧光浓度指示剂法的基本原理566
25.2.1 fura-2荧光指示剂法566
25.2.2 fura-2测RE3+的定量表达式以及稀土与钙离子荧光的区别568
25.3 Na+/La3+交换操纵的稀土离子La3+跨淋巴细胞膜的定量研究568
25.3.1 淋巴细胞的分离制备569
25.3.2 La3+-fura-2配合物的荧光性质569
25.3.3 La3+跨淋巴细胞膜的行为及对Na+/Ca2+交换的影响570
25.4 稀土对钙通道和胞内钙离子浓度的影响572
25.4.1 膜片钳研究钙通道的原理572
25.4.2 稀土对心肌细胞膜通道的影响575
25.4.3 稀土对萝卜慢液泡(SV)通道的影响578
25.4.4 荧光法研究稀土对红细胞钙内流的影响580
25.4.5 Ce3+对细胞内游离Ca2+的影响582
25.4.6 La3+和Gd3+对鼠肝癌H-35细胞钙内流的影响584
25.5 金属配合物和无机药物与细胞的作用584
25.5.1 金属配合物跨膜传递的特点584
25.5.2 细胞对顺铂类配合物的摄入585
25.5.3 细胞对稀土配合物的摄取587
参考文献588
第26章 无机药物化学591
26.1 导论591
26.2 放射性诊断和治疗试剂的设计591
26.2.1 MRI对照试剂591
26.2.2 放射性药物593
26.2.3 抗感染试剂594
26.2.4 超氧化物歧化酶模拟物595
26.2.5 心血管系统595
26.2.7 金属靶点有机药物597
26.2.6 铬化合物的生物活性597
26.2.8 光动力学疗法599
26.3 抗癌铂试剂599
26.3.1 已用于临床的铂配合物599
26.3.2 含铂药物与DNA的作用601
26.3.3 蛋白质的识别603
26.3.4 活性反式配合物603
26.3.5 生物转化604
26.3.6 光反应活性605
26.3.7 其他金属抗癌剂605
26.4 金的抗关节炎药物606
26.5 铋抗溃疡药物607
26.6 作为胰岛素模拟物的金属钒化合物608
26.6.1 金属钒化合物的胰岛素样活性608
26.6.2 胰岛素样活性钒化合物的类型609
26.6.3 金属钒化合物胰岛素样活性机理612
26.6.4 金属钒化合物对糖尿病治疗的临床试验613
26.7 小结613
参考文献614
第27章 我国生物无机化学的发展619
27.1 金属离子及其配合物与生物大分子的作用619
27.2 药物中的金属及抗癌活性配合物的作用机理620
27.2.1 顺铂的作用机理620
27.2.2 抗癌活性金属茂类化合物的作用机理621
27.2.3 有机锡配合物的抗癌活性及其与DNA作用的分子机理621
27.3 稀土元素生物无机化学622
27.4 金属离子与细胞的作用622
27.5 金属蛋白与金属酶624
27.6 生物矿化625
27.7 环境生物无机化学625
27.8 小结626
参考文献626