生物無機化學導論（第四版）

目錄
《現(xiàn)代化學基礎(chǔ)叢書》序
第四版序
**版序
第四版前言
第三版前言
第1章 緒論 1
1.1 生物無機化學 1
1.2 生物無機化學在發(fā)展中的研究課題 4
1.2.1 金屬酶和金屬蛋白的結(jié)構(gòu)與功能、催化機理以及模型化合物的構(gòu)建 4
1.2.2 金屬離子及其配合物與生物大分子的相互作用及功能的調(diào)控機制 5
1.2.3 生物礦化、生物納米的程序化組裝及智能仿生體系 6
1.2.4 金屬離子與細胞的相互作用 6
1.2.5 幾種元素的生物無機化學與環(huán)境生物無機化學 7
1.2.6 金屬藥物 8
1.2.7 金屬酶和模擬酶的應用 8
1.3 生物體中的無機元素及其生物功能 9
參考文獻 11
第2章 重要的生物配體 13
2.1 氨基酸 13
2.1.1 氨基酸的分類 15
2.1.2 氨基酸的立體異構(gòu)和旋光性 15
2.1.3 氨基酸的酸堿性質(zhì) 16
2.2 蛋白質(zhì) 16
2.2.1 蛋白質(zhì)的分類 16
2.2.2 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 17
2.2.3 維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力 18
2.2.4 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 19
2.2.5 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu) 22
2.2.6 蛋白質(zhì)的某些重要性質(zhì) 22
2.3 金屬離子與氨基酸和蛋白質(zhì)的相互作用 23
2.3.1 金屬離子與氨基酸和蛋白質(zhì)的結(jié)合模式 23
2.3.2 金屬離子對蛋白質(zhì)構(gòu)象的調(diào)控 26
2.3.3 金屬離子與蛋白質(zhì)正確折疊、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化 27
2.3.4 金屬離子與蛋白質(zhì)錯誤折疊——分子疾病 27
2.4 核酸 28
2.4.1 核酸的化學組成與分類 28
2.4.2 核酸降解產(chǎn)物的化學結(jié)構(gòu) 29
2.4.3 體內(nèi)重要的游離核苷酸 31
2.4.4 核酸的結(jié)構(gòu) 32
2.4.5 核酸與遺傳信息傳遞 35
2.5 金屬離子與核酸的相互作用 37
2.5.1 金屬離子與核苷酸的相互作用 37
2.5.2 金屬離子對DNA和RNA穩(wěn)定性的影響 40
2.5.3 金屬離子在DNA復制、遺傳密碼轉(zhuǎn)錄和翻譯中的作用 43
2.6 酶 43
2.6.1 酶的化學本質(zhì) 43
2.6.2 酶的命名與分類 44
2.6.3 酶的催化功能 45
2.6.4 幾種重要的輔酶或輔基 47
2.6.5 酶促反應動力學 50
2.7 金屬離子與酶的配合物 52
2.7.1 金屬離子作為酶的輔助因子 52
2.7.2 金屬離子作為酶的激活劑 52
2.7.3 與金屬有關(guān)的酶的抑制作用 52
2.7.4 金屬離子、酶和底物的結(jié)合方式 53
2.7.5 金屬酶的配體性質(zhì)與金屬酶的催化活性的關(guān)系 54
參考文獻 54
第3章 金屬配合物與核酸的相互作用 56
3.1 核酸的結(jié)構(gòu)特點 56
3.2 金屬配合物與核酸的作用機制和基本反應 60
3.2.1 金屬配合物與核酸的作用機制 60
3.2.2 金屬配合物與核酸的基本反應 64
3.3 金屬配合物與核酸作用的研究方法及影響因素 68
3.3.1 金屬配合物與核酸作用的研究方法 68
3.3.2 金屬配合物與核酸作用的影響因素 79
3.3.3 配體的影響 81
3.4 金屬配合物與核酸作用的應用 83
3.4.1 核酸結(jié)構(gòu)探針 84
3.4.2 分子光開關(guān)及比色傳感器 88
3.4.3 化學核酸酶 89
參考文獻 90
第4章 生物無機化學體系中的配位化學原理 92
4.1 晶體場理論及其應用 92
4.1.1 晶體場理論的基本要點 93
4.1.2 晶體場理論的應用 94
4.2 過渡金屬配合物的電子光譜和磁性 96
4.2.1 配位體的電子光譜 97
4.2.2 荷移光譜 97
4.2.3 配位場光譜 98
4.2.4 過渡金屬配合物的磁性 101
4.3 配位化學反應 102
4.3.1 配位取代反應類型 103
4.3.2 配位水的取代反應 105
4.3.3 氧化還原電位和電子轉(zhuǎn)移反應 106
4.4 溶液配位化學 109
4.4.1 配位平衡 109
4.4.2 金屬離子對配體pKa的影響 111
4.4.3 配體的軟硬性 112
4.4.4 混配配合物及其生物意義 113
參考文獻 118
第5章 氧載體 119
5.1 天然氧載體 119
5.1.1 血紅蛋白和肌紅蛋白 119
5.1.2 蚯蚓血紅蛋白 132
5.1.3 血藍蛋白 134
5.2 氧載體的模型化合物 136
5.2.1 氧載體模型化合物研究概況 136
5.2.2 鈷（Ⅱ）氧載體 137
5.2.3 鐵（Ⅱ）載氧體 143
5.2.4 Vaska型氧載體 148
5.2.5 銅（Ⅰ）氧載體 150
5.2.6 人造載氧血液 151
參考文獻 160
第6章 生物氧化還原反應中的金屬蛋白和金屬酶 161
6.1 生物體的氧化還原反應 161
6.1.1 分子氧及其活化 161
6.1.2 生物氧化還原作用的類型 163
6.1.3 氧化還原酶的分類及其催化的反應 164
6.1.4 呼吸鏈與電子傳遞體 167
6.1.5 生物體內(nèi)的氧化還原電位 168
6.2 血紅素蛋白 169
6.2.1 細胞色素 169
6.2.2 細胞色素P450（簡稱P450） 174
6.2.3 過氧化物酶和過氧化氫酶 180
6.3 鐵硫蛋白 182
6.3.1 Fe（Cys）4蛋白——紅氧還蛋白 183
6.3.2 Fe2S*2（Cys）4蛋白——植物型鐵氧還蛋白 184
6.3.3 Fe4S*4（Cys）4蛋白——高電位鐵硫蛋白和細菌型鐵氧還蛋白 185
6.3.4 含F(xiàn)e3S* x簇的鐵硫蛋白 187
6.3.5 鐵硫蛋白模型物研究 188
6.4 鐵蛋白與鐵傳遞蛋白 189
6.4.1 鐵蛋白 189
6.4.2 鐵傳遞蛋白 190
6.5 銅蛋白 192
6.5.1 銅蛋白中的三種類型的銅 193
6.5.2 質(zhì)體藍素——Ⅰ型銅蛋白 194
6.5.3 牛超氧化物歧化酶——Ⅱ型銅蛋白 194
6.5.4 漆酶——含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型銅的銅蛋白 196
6.6 維生素B12和輔酶B12 197
6.6.1 維生素B12及其衍生物的結(jié)構(gòu) 197
6.6.2 鈷胺素的性質(zhì)與功能 198
6.6.3 模型物研究 201
6.7 鉬酶 203
6.7.1 黃嘌呤氧化酶 203
6.7.2 醛氧化酶 204
6.7.3 硝酸鹽還原酶 204
6.7.4 亞硫酸鹽氧化酶 204
參考文獻 205
第7章 固氮作用及其化學模擬 206
7.1 固氮酶 206
7.1.1 固氮微生物 206
7.1.2 固氮酶催化的反應 207
7.1.3 固氮酶的組成和結(jié)構(gòu) 207
7.1.4 固氮酶作用機理 211
7.1.5 鐵鉬輔基模型化合物 214
7.2 雙氮過渡金屬配合物 215
7.2.1 氮分子的不活潑性 216
7.2.2 雙氮配合物成鍵方式 216
7.2.3 氮分子配位活化 217
7.2.4 配位氮分子的反應活性 219
7.3 固氮酶模擬 220
7.3.1 鉬鐵硫原子簇化合物 220
7.3.2 鉬-三氨基胺類配合物 222
7.3.3 其他模擬體系 223
7.4 氮循環(huán)的生物無機化學 224
7.4.1 硝化作用 225
7.4.2 硝酸鹽的還原作用 226
參考文獻 227
第8章 光合作用及其化學模擬 229
8.1 光合作用的生物無機化學 230
8.1.1 光敏色素 230
8.1.2 光合作用的電子傳遞和兩個光合系統(tǒng) 232
8.1.3 光合放氧 235
8.1.4 光合磷酸化 240
8.1.5 光解水放氫 240
8.2 葉綠素a的結(jié)構(gòu)與功能 241
8.2.1 葉綠素a的分子結(jié)構(gòu) 242
8.2.2 葉綠素a在活體內(nèi)存在的狀態(tài) 242
8.2.3 葉綠素a的功能 244
8.3 氫化酶 245
8.3.1 氫化酶的結(jié)構(gòu) 245
8.3.2 氫化酶的催化功能 247
8.3.3 氫化酶的氧敏感性 249
8.4 光合作用的化學模擬 250
8.4.1 陽光分解水制氫的簡略分析 251
8.4.2 陽光光敏電荷轉(zhuǎn)移配合物的結(jié)構(gòu)與功能 252
8.4.3 陽光分解水制氫的復合均相催化體系 255
8.4.4 光合作用光化學反應中心的模擬研究 257
8.4.5 氫化酶金屬中心的模擬研究 259
參考文獻 262
第9章 催化水解反應的金屬酶 266
9.1 概述 266
9.1.1 水解酶分類 266
9.1.2 金屬水解酶研究中的過渡金屬離子探針 267
9.2 肽酶 269
9.2.1 羧肽酶A 269
9.2.2 羧肽酶B、二肽基羧肽酶和精氨酸羧肽酶 272
9.2.3 嗜熱菌蛋白酶 273
9.3 酯酶 275
9.3.1 堿性磷酸酯酶 275
9.3.2 紫色酸性磷酸酯酶 277
9.3.3 磷酸雙酯酶 278
9.3.4 核酸酶 P1 279
9.4 其他金屬水解酶 280
9.4.1 碳酸酐酶 280
9.4.2 亮氨酸氨肽酶 284
9.4.3 Na+， K+-ATP酶 284
9.4.4 金屬水解酶模擬 286
9.5 金屬水解酶抑制劑 288
9.5.1 基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑 289
9.5.2 碳酸酐酶抑制劑 291
9.5.3 磷酸雙酯酶抑制劑 292
參考文獻 294
第10章 生物體中的堿金屬和堿土金屬及其跨膜運送 296
10.1 堿金屬和堿土金屬在生物體內(nèi)的分布與功能 296
10.2 生物膜 297
10.2.1 生物膜的化學組成 298
10.2.2 生物膜的結(jié)構(gòu) 302
10.3 離子跨膜轉(zhuǎn)運 302
10.3.1 離子跨膜轉(zhuǎn)運的方式 303
10.3.2 鈉-鉀離子的轉(zhuǎn)運過程 304
10.3.3 鈣離子泵 305
10.3.4 鈉鈣交換 306
10.4 鈣結(jié)合蛋白 306
10.4.1 鈣調(diào)蛋白的結(jié)構(gòu) 306
10.4.2 鈣調(diào)蛋白在細胞代謝中的調(diào)控作用 309
10.4.3 其他鈣結(jié)合蛋白 311
10.5 天然離子載體 312
10.5.1 環(huán)狀離子載體 312
10.5.2 鏈狀離子載體 315
10.5.3 通道載體 317
10.6 合成離子載體 318
10.6.1 冠醚 318
10.6.2 穴醚 321
10.6.3 鏈狀多齒配體 323
參考文獻 324
第11章 環(huán)境生物無機化學 325
11.1 生物體與環(huán)境 325
11.1.1 生物圈與食物