我國(guó)生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  生物無機(jī)化學(xué)的蘊(yùn)生和發(fā)展差不多經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì),而作為一個(gè)獨(dú)立學(xué)科的建立,卻是近30年的事情,通常人們把國(guó)際期刊JournalofInorganicBiochemistry的創(chuàng)立(1971年)作為標(biāo)志。眾所周知,這個(gè)學(xué)科是在無機(jī)化學(xué)和生物學(xué)的相互交叉、滲透中發(fā)展起來的一門邊沿學(xué)科。它的基本任務(wù)是從現(xiàn)象學(xué)上以及從分子、原子水平上研究金屬與生物配體之間的相互作用。而對(duì)這種相互作用的闡明有賴于無機(jī)化學(xué)和生物學(xué)兩門學(xué)科水平的高度發(fā)展。由于應(yīng)用理論化學(xué)方法和近代物理實(shí)驗(yàn)方法研究物質(zhì)(包括生物分子)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)象和分子能級(jí)的飛速進(jìn)展,使得揭示生命過程中的生物無機(jī)化學(xué)行為成為可能,生物無機(jī)化學(xué)正是這個(gè)時(shí)候作為一門獨(dú)立學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。
  
  生物無機(jī)化學(xué)在我國(guó)較早就有一些不同學(xué)科的研究者在如生物礦化等方面開展工作;但是作為一門學(xué)科的出現(xiàn),似應(yīng)以全國(guó)第一次生物無機(jī)化學(xué)會(huì)議(1984年,武漢)的召開為標(biāo)志?傊瑥80年代初,我國(guó)從事不同學(xué)科的化學(xué)家順應(yīng)國(guó)際上這一新學(xué)科的發(fā)展,不少人紛紛轉(zhuǎn)到生物無機(jī)這塊園地進(jìn)行耕耘。近20年來,這些耕耘者,的確作出了不少有意義的成果,以下分幾個(gè)方面作概括介紹。
  
  1金屬離子及其配合物與生物大分子的作用
  
  金屬離子與生物大分子結(jié)合后,常常會(huì)發(fā)生明顯的生物化學(xué)效應(yīng)。計(jì)亮年等觀察到一些金屬(堿和堿土金屬)氯化物和葡萄糖酸鹽對(duì)葡萄糖氧化酶(GOD)的活性有激活和抑制作用。
  
  生物大分子結(jié)合的金屬離子可被不同類型的螯合劑奪取。李榮昌等研究了牛血清白蛋白鎘(Ⅱ)的這類反應(yīng),提出用競(jìng)爭(zhēng)參數(shù)F來表征螯合劑從生物大分子金屬配合物中奪取金屬的能力,求得了多種螯合劑相應(yīng)的F值和穩(wěn)定常數(shù)。
  
  分子識(shí)別是近年來國(guó)際上一個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域。計(jì)亮年等合成了一系列釕的平面配體配合物,研究了這些配合物與小牛胸腺DNA的作用。楊頻等選用鐵(Ⅱ)、鎳(Ⅱ)為中心離子,以phen、bipy、dppz等為配體,合成并分離出了手性金屬配合物,研究了它們與B-DNA的作用。
  
  應(yīng)用金屬及其配合物對(duì)肽鍵的化學(xué)切割,是作為金屬水解肽酶的模擬物來加以研究的。朱龍根等發(fā)現(xiàn),簡(jiǎn)單的Pb(Ⅱ)水配合物能選擇性的與含蛋氨酸和甲硫半胱氨酸殘基小肽中的硫原子配位,進(jìn)而快速地切割它們的羧基端的肽鍵。他們還發(fā)現(xiàn)氨基酸和二肽的配合物也能有效地水解肽鍵,活性配合物為雙核配合物。蛋白質(zhì)的水解機(jī)理是利用金屬配合物促進(jìn)特定肽鍵的水解,以達(dá)到選擇性斷裂肽鍵的目的。
  
  離子探針是一種研究生物體內(nèi)無適當(dāng)光、磁信號(hào)金屬離子的結(jié)合狀態(tài)的有效手段。楊頻研究組應(yīng)用順磁離子探針研究了人血清白蛋白與Gd(Ⅲ)的作用。
  
  2藥物中的金屬及抗癌活性配合物的作用機(jī)理
  
  2.1順鉑的作用機(jī)理
  
  60年代末期,順鉑(cis-platin)抗癌作用的發(fā)現(xiàn)及其臨床應(yīng)用,開辟了金屬配合物抗癌藥物研究的新領(lǐng)域。順鉑抗癌作用的化學(xué)基礎(chǔ),如順鉑的靶分子、順鉑的跨膜機(jī)制等,至今仍是人們致力研究的課題。王夔曾提出金屬-細(xì)胞相互作用的多靶模型,為后來更多的實(shí)驗(yàn)事實(shí)所支持。他用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了細(xì)胞膜是細(xì)胞外金屬配合物進(jìn)攻的前沿,金屬離子與膜分子的結(jié)合是首先發(fā)生的事件。
  
  2.2有機(jī)錫配合物的抗癌活性及其與DNA作用的分子機(jī)理
  
  自80年代初,Crowe等人發(fā)現(xiàn)有機(jī)錫配合物有抗癌活性以來,已進(jìn)行了大量合成和篩選工作。國(guó)內(nèi)胡盛志等發(fā)現(xiàn),由抗癌藥物5-氟尿嘧啶(5-Fu)和Et2SnCl2Phen反應(yīng)制得的Et2SnCl(Phen)(5-Fu),大大增強(qiáng)了原產(chǎn)品的抗癌活性。潘華德等合成了一系列有機(jī)錫甾醇化合物及碳環(huán)醇化合物,都具有很好的活性。
  
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  我國(guó)科學(xué)工作者對(duì)稀土生物無機(jī)化學(xué)、稀土生物化學(xué)和稀土毒理學(xué)進(jìn)行了研究。早期主要是進(jìn)行了大量的環(huán)境調(diào)查及農(nóng)用稀土毒理研究。80年代開始從分子水平及細(xì)胞水平上開展稀土的生物無機(jī)化學(xué)研究,并已出版了專著。
  
  鐘淑琳等從茶葉中分離出含稀土的成分,認(rèn)為是一種類脂和多糖結(jié)合的大分子化合物。趙貴文等從福建稀土礦區(qū)采集到的鐵芒萁植物中測(cè)得含有較高的稀土,認(rèn)為該植物對(duì)稀土具有富集作用。郭繁清等從江西贛縣大田地區(qū)的鐵芒萁中分離出二種含稀土的糖結(jié)合蛋白。鐘廣濤等研究了牙體中的稀土含量,指出隨著人們年齡增長(zhǎng),牙中稀土量逐漸積累;盧國(guó)埕等指出礦區(qū)居民的頭發(fā)中稀土含量明顯增高。盧國(guó)埕等還報(bào)道了三氯化釔對(duì)大鼠精子的毒性,可使精子運(yùn)動(dòng)速度明顯降低。牛春吉等用電位滴定法,測(cè)定了在接近體液條件下的稀土-氨基酸二元、三元及多元配合物溶液中的穩(wěn)定性,并用數(shù)學(xué)模型方法計(jì)算了當(dāng)有稀土等金屬離子存在下,其物種的分布。

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