《高等无机化学》课件

第 8章 生 物 无 机 化 学 n 掌 握 生 物 无 机 化 学 基 本 概 念n 掌 握 金 属 蛋 白 的 分 类 及 其 作 用n 掌 握 仿 生 合 成 基 本 概 念 及 原 理n 了 解 金 属 中 毒 的 原 因 及 解 毒 机 理n 了 解 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用n 了 解 生 物 固 氮 的 意 义 及 方 法 生 物 无 机 化 学 生 命 体 的 无 机 化 学 。 研 究 生 物 体 内 的 金 属 元素 和 其 它 无 机 元 素 在 生 物 体 内 的 形 态 、 结 构 特 征 、特 性 和 功 能 , 从 分 子 水 平 上 研 究 它 们 与 生 物 分 子相 互 作 用 的 科 学 。 一 、 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用二 、 金 属 离 子 中 毒 和 解 毒三 、 无 机 材 料 仿 生 合 成四 、 生 物 固 氮 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用1.1 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 存 在 形 式 1.2 金 属 生 物 分 子 的 分 类 及 功 能1.3 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用1.1 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 存 在 形 式 金 属 离 子 在 生 命 体 中 通 常 不 以 游 离 态 存 在 ， 而 是 与生 物 分 子 配 合 形 成 金 属 配 合 物 。 生 命 体 中 的 生 物 分 子 包 括 氨 基 酸 、 肽 和 蛋 白 质 ， 均可 以 和 金 属 离 子 配 合 形 成 配 合 物 。 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用1. 氨 基 酸 和 金 属 离 子 配 位 氨 基 酸 和 金 属 离 子 配 位 时 ， 一 方 面 利 用 分 子 中 的 -COO基 氧 原 子 和 金 属 发 生 共 价 结 合 ， 另 一 方 面 是 由 -NH2基 中 的 氮原 子 提 供 孤 电 子 对 与 金 属 离 子 形 成 配 键 。1.1 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 存 在 形 式 氨 基 酸 在 丝 氨 酸 ， 苏 氨 酸 和 酪 氨 酸 中 的 -OH基 也 能 进 行 配位 。 另 外 ， 组 氨 酸 的 咪 唑 基 ， 半 胱 氨 酸 的 SH基 以 及蛋 氨 酸 的 -C-S-C-(硫 醚 )基 都 是 重 要 的 配 位 基 团 。 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用2. 肽 和 金 属 离 子 配 位 肽 与 金 属 离 子 配 位 时 ， 一 般 以 肽 分 子 中 的 O或 N原 子 作 为配 位 原 子 。1.1 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 存 在 形 式 肽 与 多 肽 氨 基 酸 彼 此 以 肽 键 结 合 成 肽 链 ， 肽 键 是 由 一 个 氨 基 酸 的 氨基 与 另 一 个 氨 基 酸 的 羧 基 结 合 失 去 一 分 子 水 而 成 。 多 个 氨 基 酸 通 过 肽 键 首 尾 相 接 形 成 肽 链 ， 肽 链 中 的 氨 基 酸已 经 不 再 是 原 来 的 完 整 的 分 子 ， 称 为 氨 基 酸 残 基 。 超 过 十 个 残基 的 肽 称 为 多 肽 。 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用3. 蛋 白 质 和 金 属 离 子 配 位 蛋 白 质 与 金 属 离 子 结 合 与 氨 基 酸 或 短 肽 链 有 所 不 同 。在 金 属 蛋 白 质 分 子 中 ， 两 个 配 位 原 子 之 间 往 往 隔 着 数 目 很多 的 氨 基 酸 残 基 。 起 配 位 作 用 的 氨 基 酸 残 基 有 ： 半 胱 氨 酸 ，蛋 氨 酸 ， 酪 氨 酸 ， 谷 氨 酸 ， 天 冬 氨 酸 ， 赖 氨 酸 ， 精 氨 酸 和组 氨 酸 等 。1.1 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 存 在 形 式 蛋 白 质 蛋 白 质 由 氨 基 酸 构 成 ， 由 一 条 或 多 条 肽 链 按 特 殊 方 式 组 合 成 蛋 白 质 分 子 。 以 各 种 氨 基 酸 按 一 定 顺 序 排 列 构 成 的 肽 键 骨 架 -蛋 白 质 的 基 本结 构 。 蛋 白 质 的 相 对 分 子 量 可 高 达 106， 小 的 也 有 104以 上 。蛋 白 质 的 一 级 结 构在 蛋 白 质 多 肽 链 中 ，一 个 肽 键 的 羰 基 氧 可 能和 另 一 个 肽 键 的 亚 胺 氢 形 成 氢 键 ： 通 过 氢 键 形 成 的 多 肽 链 的 空 间 排 布 ， 即 多 肽 链 主 干 的 构 象 。二 级 结 构 一 般 有 两 种 ： 螺 旋 结 构 和 折 皱 结 构蛋 白 质 的 二 级 结 构 螺 旋 结 构 折 皱 结 构 蛋 白 质 三 级 结 构 蛋 白 质 四 级 结 构 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用1.2 金 属 生 物 分 子 的 分 类 及 功 能含 金 属 离 子 的 生 物 分 子 （ 金 属 生 物 分 子 ） 的 分 类 金 属 蛋 白 ： 含 有 金 属 离 子 的 蛋 白 质金 属 酶 ： 能 执 行 催 化 功 能 的 金 属 蛋 白金 属 酶 之 外 的 其 它 金 属 蛋 白 ：（ 大 致 可 分 为 四 大 类 ） 电 子 载 体 蛋 白 小 分 子 载 体 蛋 白 金 属 贮 运 蛋 白 金 属 调 节 蛋 白 1. 电 子 载 体 蛋 白 电 子 载 体 蛋 白 主 要 有 三 种 ： 含 铁 血 红 素 的 细 胞 色 素类 蛋 白 , 含 Fe-S簇 合 物 的 铁 硫 类 蛋 白 和 含 Cu的 蓝 铜 蛋 白 。 它 们 利 用 具 有 氧 化 还 原 性 的 金 属 离 子 Cu2+/Cu+, Fe3+/Fe2+作为 生 物 体 中 电 子 接 受 的 载 体 蛋 白 中 心 , 成 为 生 物 体 中 电 子传 递 链 的 重 要 环 节 。 2. 小 分 子 载 体 蛋 白 小 分 子 载 体 蛋 白 主 要 包 括 O2, NO, CO等 小 分 子 的 结 合和 运 载 蛋 白 。 其 中 氧 运 载 蛋 白 有 血 红 蛋 白 -肌 红 蛋 白 类 , 血 蓝 蛋 白 和蚯 蚓 血 红 蛋 白 三 类 , 血 红 蛋 白 是 以 血 红 素 为 辅 基 的 含 铁 金属 蛋 白 , 蚯 蚓 血 红 蛋 白 是 含 双 核 铁 的 金 属 蛋 白 , 血 蓝 蛋 白是 含 铜 中 心 离 子 的 金 属 蛋 白 。 3. 金 属 贮 运 蛋 白 金 属 贮 运 蛋 白 主 要 是 指 一 些 承 担 生 命 必 须 元 素 在 体 内 贮存 和 转 运 作 用 的 金 属 蛋 白 ， 主 要 有 Fe, Zn, Cu蛋 白 。 如 铁 蛋 白 是 铁 的 贮 存 蛋 白 , 每 个 蛋 白 分 子 内 腔 可 贮 存4900个 无 机 铁 离 子 , 以 避 免 过 量 铁 离 子 对 其 它 生 物 分 子 的 毒害 作 用 , 而 当 生 物 体 需 要 铁 时 , 又 可 从 中 取 出 , 由 运 铁 蛋 白 输送 到 需 要 铁 的 生 物 分 子 的 合 成 过 程 中 去 。 4.金 属 调 节 蛋 白 金 属 调 节 蛋 白 是 近 几 十 年 来 发 现 的 具 有 重 要 生 物 功 能的 一 类 金 属 蛋 白 。 生 物 体 中 某 些 蛋 白 质 能 够 在 金 属 离 子 的调 制 下 生 成 具 有 各 种 特 定 蛋 白 质 结 构 的 金 属 蛋 白 , 它 们 与 其它 蛋 白 质 或 核 酸 作 用 , 结 合 于 特 定 的 部 位 , 从 而 启 动 或 调 制一 系 列 后 续 的 生 物 化 学 反 应 , 或 者 控 制 和 调 节 DNA和 RNA的 转 录 , 翻 译 和 表 达 。 其 中 最 典 型 的 有 以 Ca调 蛋 白 为 代 表 的钙 结 合 蛋 白 , 重 金 属 蛋 白 和 近 年 来 发 现 的 各 种 锌 指 类 蛋 白 。 5. 金 属 酶 金 属 酶 是 一 种 以 三 级 结 构 的 蛋 白 质 大 分 子 为 配 体 的 金属 配 合 物 , 它 具 有 独 特 的 催 化 活 性 , 是 生 物 体 中 广 泛 存 在 的生 物 催 化 剂 。 生 物 体 中 各 种 复 杂 的 生 物 化 学 反 应 能 在 温 和 条 件 下 (室温 , 常 压 , 中 性 介 质 )下 迅 速 进 行 , 根 本 原 因 在 于 生 物 体 中 存 在着 各 种 具 有 高 催 化 效 率 的 酶 。 它 的 催 化 效 率 比 一 般 普 通 的无 机 有 机 催 化 剂 高 7-13个 数 量 级 , 例 : 1mol Fe 3+在 0C, 1秒 内 可 以 催 化 分 解 10-5mol H2O2, 同 样 条 件 下 , 1mol H2O2酶 可 催 化 分 解 105 mol H2O2。 酶 的 催 化 作 用 具 有 高 度 专 一 性 , 即 一 种 酶 只 作 用 于 某 一类 或 某 一 种 特 定 的 物 质 (底 物 ), 在 现 已 知 的 2000多 种 酶 中 , 约有 1/3酶 在 行 使 其 催 化 活 性 时 需 要 金 属 离 子 。 这 些 金 属 离 子 或是 直 接 参 与 了 催 化 活 性 部 位 的 构 成 , 或 是 它 的 存 在 有 利 于 底物 和 酶 的 结 合 , 或 是 通 过 稳 定 的 酶 分 子 构 象 起 到 调 控 活 性 的作 用 。 金 属 离 子 与 酶 蛋 白 的 结 合 强 度 各 不 相 同 , 根 据 强 度 差 异 , 可 分 为 金 属 酶 和 金 属 激 活 酶 。 金 属 酶 一 般 含 有 化 学 计 量 的 金 属 离 子 作 为 辅 因 子 , 它们 与 蛋 白 肽 链 之 间 的 结 合 相 当 牢 固 , 通 常 金 属 -酶 蛋 白 配 合物 的 结 合 常 数 达 到 107-108 mol-1 L。 金 属 激 活 酶 虽 然 也 需 要 金 属 离 子 的 参 与 才 能 表 现 出 活性 , 但 金 属 离 子 与 酶 蛋 白 的 结 合 并 不 牢 固 。5a. 金 属 酶 参 与 金 属 酶 组 成 的 主 要 是 过 渡 金 属 离 子 Fe, Zn, Cu, Mn, Co, Mo, Ni等 , 它 们 在 氧 化 还 原 酶 、 转 移 酶 、 水 解 酶 、 聚 合酶 、 异 构 酶 和 连 接 酶 六 大 类 酶 中 以 金 属 酶 的 形 式 存 在 , 并发 挥 着 独 特 的 作 用 。 a. Lewis酸 的 作 用 带 正 电 荷 的 金 属 离 子 通 过 吸 电 子 诱 导 效 应 使 底 物 局 部显 正 电 性 , 从 而 使 羧 基 或 水 分 子 易 于 对 底 物 进 行 亲 核 攻 击 , 导 致 底 物 分 子 水 解 , 如 在 许 多 水 解 酶 (羧 肽 酶 , 碳 酸 酐 酶 )中Zn2+ 的 作 用 。b. 桥 联 作 用 底 物 与 酶 蛋 白 同 时 结 合 在 金 属 离 子 上 , 以 金 属 离 子 为桥 梁 使 得 底 物 分 子 与 酶 分 子 更 易 接 近 , 甚 至 处 于 同 一 配 位球 体 内 , 便 于 各 种 酶 促 反 应 的 进 行 , 如 羧 肽 酶 中 Zn 2+起 底 物肽 链 的 锚 柱 作 用 , 在 它 的 桥 联 作 用 下 , 才 开 始 一 系 列 的 构象 变 化 , 完 成 肽 链 上 端 氨 基 酸 的 水 解 反 应 . c. 模 板 作 用 金 属 离 子 通 过 立 体 化 学 特 性 , 对 酶 或 底 物 的 空 间 构 象 进 行调 整 , 促 使 酶 与 底 物 具 有 相 互 匹 配 的 构 象 , 从 而 激 活 或 增 强 酶的 活 性 , 例 如 : 某 些 金 属 离 子 对 以 磷 酸 吡 哆 醛 为 辅 因 子 的 酶 的活 性 的 增 强 作 用 , 就 是 这 种 模 板 效 应 的 具 体 体 现 。d. 结 构 固 定 作 用 金 属 离 子 能 固 定 酶 蛋 白 的 特 定 几 何 构 象 , 以 便 于 某 一 特 定底 物 附 着 其 上 , 这 种 结 构 固 定 作 用 在 肝 醇 脱 氢 酶 中 十 分 明 显 。e. 电 子 传 递 作 用 在 许 多 氧 化 还 原 酶 中 , 金 属 离 子 通 过 氧 化 态 的 变 化 起 着 电 子 传 递 的 作 用 , 如 细 胞 色 素 酶 中 Fe2+/Fe3+中 心 和 超 氧 化 物 歧 化酶 中 Cu+/Cu2+ 中 心 等 。 5b. 金 属 激 活 酶 在 生 物 体 的 众 多 酶 中 , 有 一 种 需 要 由 金 属 离 子 或 金 属配 合 物 作 为 辅 因 子 激 活 其 生 物 活 性 , 以 实 现 其 催 化 底 物 的生 物 反 应 的 功 能 , 这 一 类 酶 称 为 金 属 激 活 酶 。 辅 因 子 若 为 金 属 离 子 , 金 属 离 子 称 为 激 活 剂 , 若 为 配 合物 , 配 合 物 称 为 辅 酶 。 在 金 属 激 活 酶 中 , 金 属 离 子 或 金 属 配 合 物 与 蛋 白 质 肽 链 结合 较 弱 , 金 属 离 子 是 作 为 此 类 酶 的 辅 因 子 起 作 用 的 。 它 们 在 酶促 反 应 中 可 以 稳 定 底 物 的 构 型 , 使 之 适 合 于 酶 蛋 白 的 结 合 ； 或使 底 物 的 构 型 有 利 于 它 在 蛋 白 质 上 的 取 向 和 反 应 ； 也 可 以 因其 结 合 , 改 变 蛋 白 质 的 构 象 ； 或 通 过 电 荷 作 用 , 改 变 蛋 白 质 分子 的 电 荷 分 布 , 使 离 域 底 物 与 其 它 分 子 结 合 。 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用1.3 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用1. 宏 量 金 属 元 素 Na+和 K+ Na+： 体 液 中 浓 度 最 大 和 交 换 最 快 的 阳 离 子 血 浆 中 Na+浓 度 达 152 10-3 molL-1主 要 功 能 ： 调 节 渗 透 压 ， 保 持 细 胞 中 最 适 水 位 ， 通 过 钠 泵 作 用 将 葡 萄 糖 、 氨 基 酸 等 营 养 物 质 输 入 细 胞 参 与 神 经 信 息 的 传 递 ； 保 持 血 液 和 肾 中 的 酸 碱 平 衡 。K+： 半 径 比 Na+大 ， 电 荷 密 度 较 低 ， 扩 散 通 过 脂 质 蛋 白 细 胞 膜 时 几 乎 与 水 一 样 容 易 。 细 胞 液 中 含 K + 浓 度 为 154 10-3 molL-1主 要 功 能 ： 某 些 内 部 酶 的 辅 基 ， 起 激 活 酶 的 作 用 。 葡 萄 糖 的 新 陈 代 谢 作 用 需 要 高 浓 度 的 K+, 用 核 糖 体 进 行 蛋 白 质 合 成 也 需 要 高 浓 度 的 K+ K+起 着 稳 定 细 胞 内 部 结 构 的 作 用 。 Na+, K+在 细 胞 内 外 分 布 不 均 匀细 胞 内 部 ： K+： 154 10-3 molL-1, Na+： 10 10-3 molL-1细 胞 外 部 ： Na+： 152 10-3 molL-1， K+： 5 10-3 molL-1离 子 泵 的 机 制 离 子 泵 的 运 行 机 理 ATP ：三 磷 酸 腺 苷Na+ 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用2. 宏 量 金 属 元 素 Ca2+ Ca2+在 细 胞 内 的 浓 度 : 10-5mol-1L-1 , 在 细 胞 外 的 浓 度 : 10-3molL-1 钙 也 是 依 靠 金 属 泵 机 制 维 持 这 种 浓 度 分 布 的 ， 这 种 浓 度 分 布 可防 止 碳 酸 盐 和 磷 酸 盐 在 细 胞 内 沉 淀 。 Ca2+的 主 要 生 物 功 能 ： (a) 稳 定 蛋 白 质 构 象 ， 如 DNA酶 和 微 生 物 蛋 白 酶 中 的 Ca2+的 作 用 (b) 形 成 各 种 生 物 体 的 固 体 骨 架 物 质 ， 如 骨 骼 和 生 物 壳 体 , 大 部分 是 由 羟 基 磷 灰 石 Ca 10(PO4)6(OH)12组 成 的 (c) 促 进 血 液 凝 固 和 调 节 心 律 (d) 引 发 某 些 生 理 活 动 的 功 能 ， 肌 肉 收 缩 的 触 发 器 ， 释 放 激 素 的 信 使 等 钙 媒 介 蛋 白 与 Ca2 结 合 而 被 激 活羧 基 COO- 刺 激 Ca2+流 入 与 媒介 蛋 白 结 合 媒 介 蛋 白 激活 增 加酶 催 化 活 性细 胞 外 内Ca2+受 刺 激 Mg2+是 一 种 内 部 结 构 的 稳 定 剂 和 细 胞 内 酶 的 辅 因 子 , 细 胞 内 的 核苷 酸 以 Mg2+配 合 物 的 形 式 存 在 。Mg2+倾 向 于 与 磷 酸 根 结 合 , 所 以 Mg2+对 于 DNA复 制 和 蛋 白 质 生 物 合 成 是 不 可 缺 少 的 。Mg2+在 光 合 作 用 中 具 有 重 要 功 能 。叶 绿 素 a：Mg2+ 的 大 环 化 合 物 , 能 吸 收 可见 光 区 的 红 光 和 蓝 至 近 紫 外 光 , 为 光 合 作 用 提 供 能 量 。第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用3. 宏 量 金 属 元 素 Mg2+ Fe是 人 体 中 最 丰 富 的 过 渡 金 属 元 素 ， 一 般 含 量 为 4 5g, 铁在 人 体 中 的 分 布 和 功 能 是 多 样 的 。第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用4. 微 量 金 属 元 素 Fe2+ (a) 血 红 蛋 白 (H b)和 肌 红 蛋 白 (Mb) 血 红 蛋 白 (H emoglobin H b)： 血 液 中 红 细 胞 的 主 要 成 分 ， 在 成 熟 的 红 细 胞 中 ， Hb占 湿重 的 32 ， 干 重 的 97 。 血 液 中 的 红 色 即 是 由 红 细 胞 中 的 Hb造 成 的 。主 要 功 能 ： 运 输 和 呼 吸 O2和 CO2， 人 体 肺 部 吸 入 的 O2约 有 98 是 由 红 细 胞 中 的 Hb运 送 到 全 身 的 组 织 中 去 ， 其 余 2 溶 解在 血 液 中 。肌 红 蛋 白 (Myoglobin, Mb)：主 要 功 能 ： 肌 肉 中 的 载 氧 物 质 ， 贮 存 和 提 供 肌 肉 活 动 所 需 要的 氧 ， 在 氧 气 分 压 较 低 的 情 况 下 ， 它 与 氧 的 结 合 能 力 比 Hb强 ，在 肌 肉 缺 氧 时 ， 它 便 释 放 O 2以 供 肌 肉 收 缩 的 需 要 ， 在 人 的 心肌 ， 鸟 的 飞 翔 肌 肉 中 ， Mb的 含 量 很 高 。 Hb和 Mb: 血 红 素 (heme)为 活 性 中 心 的 金 属 蛋 白血 红 素 : Fe( )和 卟 啉 形 成 的 金 属 卟 啉 配 合 物H b和 Mb的 结 构 血 红 素卟 啉 高 自 旋 亚 铁 脱 氧 低 自 旋 正 铁 氧 合 Fe-N 218pm Fe-N 201pm 血 红 蛋 白 血 红 素 以 Fe( )为 中 心 离 子 的 蛋 白 质 配 合 物 。一 条 多 肽 链 和 一 个 Fe( )-血 红 素 基 团 组 成 。 分 子 量 约 为 17000，肽 链 上 的 组 氨 酸 残 基 的 咪 唑 侧 链 和 血 红 素 基 团 中 的 Fe( )配 位 ，使 两 者 连 接 在 一 起 。Mb的 结 构 不 同 生 物 的 Mb蛋 白 的 氨 基酸 数 目 和 排 列 顺 序 不 完 全相 同 。人 体 Mb含 152个 氨 基 酸 ，巨 头 鲸 含 153个 氨 基 酸 , 但二 级 结 构 和 三 级 结 构 是 类似 的 ， 由 八 段 螺 旋 和 一些 非 螺 旋 松 散 肽 链 折 叠 缠绕 而 成 特 殊 的 空 间 构 象 。 H b 的 结 构 四 个 Mb的 集 合 体 , 相 对 分 子 量 为 65000， 含 两 种 亚 单 元 : 和 每 个 亚 单 元 含 有 一 条 多 肽 链和 一 个 血 红 素 基 团 ，链 含 有 141个 氨 基 酸 ，链 含 有 146个 氨 基 酸 。亚 单 元 之 间 不 存 在 共 价 键 。和 亚 单 元 中 ：Fe( )是 中 心 离 子 ， 6个 配 位 基 ，4个 被 卟 啉 环 中 的 N原 子 所 占 据 ，第 五 个 位 置 被 组 氨 酸 (his) 残 基 的 咪 唑 侧 链 的 N原 子 所 占 据 。 I. 保 护 血 红 素 基 团 中 Fe( )不 被 氧 化 到 Fe( )Hb和 Mb中 蛋 白 质 链 的 功 能II. 保 证 肌 红 蛋 白 和 血 红 蛋 白 的 可 溶 性III. 降 低 血 红 素 对 CO的 亲 和 力 血 红 蛋 白 和 肌 红 蛋 白 的 功 能 血 红 蛋 白 ： 负 责 输 送 ， 从 肺 部 摄 取 O2然 后 通 过 血 液 循 环 将 O2(Hb) 输 送 到 各 组 织 中 去 ； 肌 红 蛋 白 ： 负 责 贮 存 ， 从 血 红 蛋 白 处 接 受 氧 气 ， 和 肌 红 蛋 白 结(Mb) 合 的 氧 气 被 贮 存 ， 以 供 细 胞 呼 吸 所 用 。Hb载 输 送 氧 气 时 ， 与 O2的 结 合 和 解 离 取 决 于 O2的 分 压 2 2OPH bH bOK 氧 饱 和 度 ： 可 结 合 氧 的 最 高 摩 尔 数实 际 结 合 氧 的 摩 尔 数Y 2 22 2O O22 O OKH bP KPH bO Y H bO H b KH bP H b 1 KP Hb + O2 = HbO2肺 泡 中 氧 气 分 压 约 为 100mmHg, 高 于 静 脉 血 的 氧 气 分 压 ， 血 红 蛋白 可 从 肺 泡 中 摄 取 氧 ， 形 成 氧 合 血 红 蛋 白 。细 胞 组 织 中 氧 分 压 为 40mmHg, 又 低 于 动 脉 血 氧 的 分 压 ， 血 液 循 环所 带 来 的 氧 可 以 释 放 到 组 织 中 去 ， 起 输 送 氧 气 的 作 用 。 人 体 中 血 红 蛋 白 和 肌 红 蛋 白 的 氧 合 曲 线曲 线 上 部 较 平 坦 ：P(O2)从 100mmHg80mmHg时 ,Y降低 0.02， 当 人 从 平 原 进 入 高 山 时 ， 肺部 的 P(O2)变 化 较 大 ， 但 肺 部 血 液 中 Y变 化 较 小 ， 仍 然 保 持 着 人 体 组 织 中 O2的 供 应 。曲 线 中 部 较 陡 ： 在 P(O2)变 化 不 大 情况 下 ， 也 能 保 证 血 液 流 经 组 织 时 ，释 放 出 足 够 的 氧 气 以 供 组 织 需 要 。 血 红 蛋 白 中 的 一 个 血 红 素 与 O 2结 合 后 会 引 起 亚 单 元 构 象 的微 妙 变 化 ， 有 利 于 其 它 三 个 血 红 素 基 团 与 O2的 结 合 ， 这 称 为 亚基 间 的 合 作 效 应 。 Y pH值 有 较 大 影 响 肌 红 蛋 白 为 单 体 蛋 白 ,没 有 合 作 效 应 ,氧 合 程 度 与 氧 分 压 之 间 具 有 正 常 关 系 ， 氧 合 曲 线 呈 抛 物 线 形 。 Mb (b) 细 胞 色 素 ： 一 类 氧 化 还 原 酶 ， 是 卟 啉 型 配 体 与 Fe配 位 的 一 组 血红 素 蛋 白 ， Fe原 子 处 于 埋 藏 在 蛋 白 质 分 子 内 的 卟 啉 配 位环 境 中 ， 通 过 活 性 部 位 上 的 Fe( ) 和 Fe( )之 间 的 穿 梭变 化 而 起 作 用 。 细 胞 色 素 C 唯 一 可 溶 的 细 胞 色 素 ， 最 典 型 的 氧 化 还 原 蛋 白 酶 ， 在 呼 吸链 的 细 胞 色 素 还 原 酶 和 细 胞 色 素 氧 化 酶 之 间 传 递 电 子 。 散 发 于 心肌 的 多 发性 心 肌 坏死克 山 病 软 骨 内 化骨 障 碍 和大 骨 关 节畸 形大 骨 病第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用5. 微 量 金 属 元 素 Se 克 山 病 Keshan disease 心 脏 肉 眼 观 察 心 脏 体 积 增 大 ， 甚 至 呈 球 形 心 壁 扩 张 心 壁 可 见 许 多 弥 漫 分 布 、 大 小 不 等 的 土 黄 色 及 白 色 瘢 痕 ； 心 室 壁 附 壁 血 栓 形 成 。 患 克 山 病 而 半 身 瘫 痪 的 彝 族 儿 童 克 山 病 患 者 主 要 病 变 在 心 肌 ， 由 于 心肌 细 胞 受 损 ， 心 脏 收 缩 能 力 减 弱 ， 最 终导 致 心 力 衰 竭 而 死 亡 。 其 机 理 是 缺 硒 后脂 质 过 氧 化 物 酶 活 性 增 强 造 成 脂 质 过 氧化 物 增 多 、 自 由 基 代 谢 紊 乱 ， 引 起 心 肌纤 维 坏 死 ， 心 肌 小 动 脉 和 毛 细 血 管 损 伤 。而 含 硒 的 谷 胱 甘 肽 过 氧 化 物 酶 可 使 脂 质过 氧 化 物 分 解 ， 从 而 保 护 了 心 肌 细 胞 膜的 完 整 。 不 同 人 群 硒 的 推 荐 摄 入 量 (RNI) g/d 年 龄 硒 年 龄 硒00.51471114 15 202025354550 1850孕 妇 早 期 中 期 晚 期乳 母 5050 50505065 成 年 人 硒 的 UL为 40 g/d 含 硒 较 多 的 食 物谷 类 ： 豆 及 豆 制 品 类 ， 芝 麻 ， 麦 芽 等 肉 类 ： 瘦 肉 ， 海 鲜 （ 如 龙 虾 ， 金 枪 鱼等 ） ， 动 物 内 脏 （ 如 肝 ， 肾 等 ） 蔬 菜 及 其 他 ： 大 蒜 ， 蘑 菇 ， 海 带 ， 紫菜 ， 木 耳 ， 坚 果 ， 葵 花 籽 等 其 症 状 为 ： 胃 肠 障碍 、 腹 水 、 贫 血 、 毛 发脱 落 、 指 甲 及 皮 肤 变 形 、肝 脏 受 损 。 正 常 人 如 摄入 超 过 800g/d硒 有 产 生中 毒 的 危 险 。硒 越 多 越 好 吗 ？No! 多 硒 多 事 儿 ！ Zn 在 人 体 中 的 含 量 为 2 3g, 仅 次 于 铁 ， 比 Cu高 6倍 ， 人 体中 的 Zn， 大 约 1/3 1/4储 存 在 皮 肤 和 骨 骼 中 ， 血 液 中 的 锌 ， 12-20 在 血 浆 ， 75-80 在 红 细 胞 ， 3 在 白 细 胞 。 红 细 胞 中 的 锌主 要 在 碳 酸 酐 酶 中 。Zn2+的 主 要 生 物 功 能 ：(1) Zn2+易 与 PO43 结 合 ， 磷 酸 酯 被 碱 性 磷 酸 酯 酶 水 解 的 过 程与 Zn有 密 切 的 关 系 。(2) Zn2+可 以 促 进 创 口 愈 合 ， 可 以 将 视 网 膜 固 定 在 脉 络 膜 上 。(3) Zn还 在 遗 传 学 上 ， 人 体 的 骨 骼 发 育 等 生 理 活 动 中 起 重 要作 用 ， 侏 儒 症 就 是 先 天 性 缺 锌 的 结 果 。第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用6. 微 量 金 属 元 素 Zn2+ 铜 在 人 体 中 的 含 量 为 100 150mg, 主 要 作 用 是 进 行 氧化 还 原 反 应 。 铜 存 在 于 12种 酶 中 ， 如 血 蓝 蛋 白 ， 超 氧 化 物 歧 化 酶 ，蓝 铜 蛋 白 等 。第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用7. 微 量 金 属 元 素 Cu2+ (a) 血 蓝 蛋 白 血 蓝 蛋 白 在 某 些 动 物 的 血 液 中 是 载 氧 体 ， 比 如 蜗 牛 , 章 鱼 ,螃 蟹 等 。 天 然 的 血 蓝 蛋 白 分 子 量 约 7 8 106。 每 个 分 子 含 120个 亚 单 元 ， 有 着 特 征 的 深 蓝 色 ， O2分 子 结 合 在 两 个 Cu+上 。 (b) 超 氧 化 物 歧 化 酶 （ SOD） 牛 超 氧 化 物 歧 化 酶 结 构 示 意 图 SOD 可 以 清 除 人 体 的 超 氧 负 离 子 自 由 基 , 被 誉 为 人 体中 的 清 道 夫 ， 具 有 防 御 氧 的 毒 性 ， 抗 腐 蚀 损 伤 ， 延 缓 衰 老 ，防 治 肿 瘤 等 多 种 生 物 功 能 。 牛 超 氧 化 物 歧 化 酶 Cu与 Zn的 结 合 部 位 Cu2Zn2SOD活 性 部 位 的 喇 叭 筒 结 构 喇 叭 筒 结 构 可 使 SOD能 够 高 效 率 地 清 除 氧自 由 基 血 浆 中 90 95 的 铜 结 合 在 铜 蓝 蛋 白 中 ， 这 是 一 种 蓝 色 的蛋 白 质 ， 分 子 量 为 151000， 每 个 分 子 中 含 有 8个 铜 原 子 ， 4个 为Cu( ), 四 个 为 Cu( )， 蓝 色 来 源 于 Cu( )。 在 铁 的 新 陈 代 谢 中 ， Fe( )氧 化 成 Fe( )需 要 铜 蓝 蛋 白 的 催化 氧 化 ， 以 利 于 Fe( )和 蛋 白 质 的 结 合 形 成 运 铁 蛋 白 ， 然 后 将铁 疏 运 到 骨 髓 合 成 血 红 蛋 白 ， 铜 蓝 蛋 白 还 能 在 肝 脏 中 将 Fe( )还 原 到 Fe( )， 用 于 合 成 血 红 蛋 白 ， 可 见 ， 没 有 铜 ， 铁 就 不 能传 递 ， 不 能 结 合 在 血 红 素 中 ， 红 细 胞 就 不 能 成 熟 ， 缺 铜 也 会 引起 贫 血 症 。(c) 铜 蓝 蛋 白 B12目 前 已 知 唯 一 含 Co的 生 物分 子 , 是 唯 一 含 金 属 离 子 的 维 生 素 。人 体 中 Co的 含 量 为 2 5mg, 主 要 集中 在 肝 脏 中 。 B12 是 一 种 反 磁 性 的Co的 配 合 物 。在 B 12辅 酶 中 含 有 Co-C键 ， 这 是 在 生命 系 统 中 发 现 的 第 一 种 有 机 金 属 化合 物 ， 在 自 然 界 中 是 罕 见 的 。 维 生 素 B12 ， B12辅 酶 第 一 节 金 属 离 子 在 生 命 体 中 的 作 用8. 痕 量 金 属 元 素 Co2+ B12和 B12辅 酶 可 参 与 多 种 重 要 的 新 陈 代 谢 ， 具 有 多 种 生 理 功 能 ，如 参 与 蛋 白 质 的 合 成 ， 叶 酸 的 储 存 ， 以 及 硫 醇 酶 的 活 化 ， 其 主要 功 能 是 促 使 红 细 胞 成 熟 ， 缺 少 B12， 血 液 中 会 出 现 一 种 没 有 细胞 核 的 巨 红 细 胞 ， 引 起 恶 性 贫 血 症 。 第 二 节 金 属 离 子 中 毒 和 解 毒2.1 金 属 离 子 中 毒2.2 解 毒 方 法 及 原 理 第 二 节 金 属 离 子 中 毒 和 解 毒2.1 金 属 离 子 中 毒1. 金 属 中 毒 的 原 因 (a) 封 闭 了 生 物 分 子 必 要 的 功 能 基 团 , 使 生 物 分 子 丧 失 正 常 功 能 例 ： 亲 硫 的 Hg( ), Pb( ), Cd( )容 易 和 蛋 白 质 分 子 中 的 Cys(半 胱 氨 酸 )残 基 的 巯 基 (-SH)结 合 , 而 后 者 处 于 很 多 酶 的 活 性 部 位 ; (b) 置 换 了 生 物 分 子 中 必 需 的 金 属 离 子 例 ： Be( )能 置 换 Mg( ) 进 入 激 酶 , 但 Be( )不 能 使 这 些 酶 具 有 生 物 活 性 ; (c) 改 变 了 大 生 物 分 子 的 活 性 构 象 , 生 物 大 分 子 的 功 能 发 挥 取 决 于 其 特 定 的 构 象 , 而 不 适 当 的 金 属 离 子 可 能 改 变 甚 至 破 坏 这 种 构 象 。 2. 汞 中 毒 汞 具 有 较 高 的 蒸 气 压 , 汞 蒸 气 能 被 肺 吸 收 , 溶 解 于 血 液 中 , 然 后 进 入 大 脑 , 对 中 枢 神 经 造 成 不 可 逆 转 的 伤 害 。 汞 和 汞 的 化 合 物 在 某 些 厌 氧 细 菌 的 作 用 下 , 转 变 为(CH3)2Hg和 CH3Hg+, 在 鱼 类 和 哺 乳 动 物 体 内 发 现 的 汞 化 合 物 多为 CH3HgX。 RHgCl能 和 细 胞 膜 作 用 , 改 变 细 胞 膜 的 通 透 性 , 破 坏 血 红 细胞 。 汞 对 蛋 白 质 和 酶 的 作 用 , 是 由 于 它 和 蛋 白 质 中 的 半 胱 氨 酸残 基 的 巯 基 结 合 , 堵 塞 了 酶 的 -SH基 团 , 抑 制 了 SH-酶 的 活 性 . 汞中 毒 的 病 症 是 颤 抖 , 呆 滞 , 运 动 失 调 , 严 重 时 死 亡 。 最 严 重 的 汞 中 毒 病 例 发 生 在 日 本 的 水 俣 , 被 称 作 ” 水 俣 病” , 是 因 为 当 地 的 渔 民 吃 了 含 CH 3HgCl的 鱼 , 患 上 了 这 种 病 。 3. 镉 中 毒 镉 中 毒 主 要 来 自 镉 金 属 和 Cd( ) 盐 以 及 它 的 螯 合 物 , Cd( )的 毒 性 作 用 可 能 是 因 为 Cd( )和 Zn( ) 性 质 相 似 , 可 以在 许 多 含 锌 酶 中 取 代 锌 , 从 而 抑 制 了 含 锌 酶 的 活 性 . 如 ： 碱 性 磷 酸 酯 酶 , 醇 脱 氢 酶 , 碳 酸 酐 酶 等 含 锌 酶 都 可 以 因 为 镉的 取 代 而 失 去 活 性 . Cd( )可 以 强 烈 地 与 蛋 白 质 半 胱 氨 酸 残 基 的 -SH结 合 , 抑 制 -SH-酶 的 活 性 。由 于 Cd 2+半 径 与 Ca2+ 半 径 大 小 相 近 , 能 取 代 骨 骼 中 的 Ca2+而 引起 骨 痛 病 ， 但 是 饮 食 的 性 质 可 以 影 响 镉 的 吸 收 , 当 饮 食 中 钙 的含 量 低 时 , 在 肝 和 肾 中 积 累 的 镉 含 量 比 钙 含 量 高 50%,钙 含 量 高时 , 镉 吸 收 少 ， 说 明 镉 的 代 谢 和 钙 的 代 谢 之 间 存 在 某 种 联 系 。 4. 铅 中 毒 Pb和 Hg( ) , Cd( )相 似 , 会 抑 制 -SH酶 的 活 性 , 铅 中 毒 的典 型 症 状 是 贫 血 。 这 是 由 于 卟 啉 的 代 谢 过 程 出 现 混 乱 造 成 的 。 铅 实 际 上 影 响 到 血 红 素 合 成 的 各 个 阶 段 , 常 影 响 到 铁 嵌 入 卟啉 环 的 过 程 。 工 业 中 有 机 铅 是 一 个 重 要 的 铅 来 源 , 如 汽 油 中 的 抗 爆 剂Et4Pb, 在 体 内 会 分 解 为 无 机 Pb( ), Pb( )不 仅 影 响 卟 啉 的 代谢 过 程 , 而 且 还 会 在 神 经 组 织 中 积 累 起 来 , 伤 害 脑 和 神 经 , 尤其 影 响 儿 童 的 智 力 发 展 。 5. 铍 中 毒 铍 已 经 成 为 一 个 环 境 污 染 的 严 重 问 题 , 铍 的 毒 性 机 制就 是 由 于 铍 能 够 和 Mg( )竞 争 , 而 且 由 于 它 具 有 更 大 的 电荷 /半 径 比 值 , 它 的 结 合 能 力 强 于 Mg( )。 有 好 几 种 酶 的活 性 可 被 Be( )抑 制 , 而 且 这 种 抑 制 一 旦 产 生 , 使 用 Mg( )置 换 也 难 于 失 其 再 生 , Be( )也 破 坏 DNA的 合 成 , Be( )特 别 容 易 在 细 胞 核 内 积 累 , 抑 制 核 分 裂 能 力 。 硒 是 有 益 身 体 健 康 的 , 因 为 它 能 阻 止 过 氧 化 氢 的 氧 化 作 用 , 但是 过 量 的 硒 会 引 起 器 官 畸 变 . 如 在 饮 食 中 每 克 食 物 中 的 硒 含 量 若 大 于 5g, 会 引 起 肝 坏 死 和肌 肉 营 养 不 良 症 。家 畜 吃 了 富 硒 的 饲 料 会 患 家 畜 晕 倒 症 (急 性 硒 中 毒 ). 但 是 , 如果 每 克 食 物 中 的 硒 含 量 为 3g的 日 常 剂 量 却 又 可 以 促 进 羊 的 生长 。 金 枪 鱼 体 内 的 汞 含 量 很 高 , 但 观 察 不 到 金 枪 鱼 有 任 何 中 毒 现象 , 同 时 发 现 金 枪 鱼 体 内 的 硒 含 量 也 非 常 高 , 而 且 当 动 物 食 用金 枪 鱼 肉 时 , 可 以 缓 解 汞 中 毒 , 这 说 明 硒 的 存 在 可 以 抑 制 汞 的毒 害 作 用 .6. 硒 中 毒 7. 铝 中 毒 铝 的 毒 性 主 要 来 自 它 的 高 Z/r值 , 因 此 它 与 硬 的 氧 配 体 (磷 酸 盐 )能 形 成 比 Ca2+, Mg2+离 子 更 稳 定 的 配 合 物 , 如 果 让 Al3+穿 透 生 物细 胞 , 它 将 是 一 个 很 强 的 毒 素 . 因 为 它 干 扰 磷 酸 根 离 子 正 常 的 生理 功 能 . 在 生 理 pH条 件 下 , 几 乎 所 有 溶 解 的 Al3+ 都 是 以 Al(OH)4- 形 式存 在 , 作 为 一 个 带 负 电 荷 的 物 种 , 不 容 易 穿 透 生 物 膜 , 也 不 象 Al3+ 那 样 结 合 磷 酸 根 离 子 . 因 此 , Al3+ 通 常 不 穿 透 人 体 的 关 键 性 器 官如 大 脑 的 细 胞 。 如 果 消 化 系 统 和 排 泄 系 统 的 正 常 保 护 机 制 遭 到 破 坏 , 则 会 造成 Al 3+ 离 子 可 能 在 体 内 蓄 积 , 使 骨 骼 败 坏 (骨 骼 软 化 症 )和 大 脑 受损 (导 致 痴 呆 症 )。 硅 酸 盐 在 生 理 pH条 件 下 , 生 成 可 溶 性 的 铝 硅酸 盐 而 促 进 Al的 排 泄 。 铝 在 人 体 中 的 吸 收 部 位 与 钙 相 同 , 主 要 位 于 小 肠 的 上 部 , 其 吸收 可 能 与 Ca2+竞 争 可 溶 性 蛋 白 有 关 , 从 而 干 扰 Ca, P 的 代 谢 , 铝 的毒 性 主 要 表 现 在 对 神 经 , 骨 骼 和 细 胞 遗 传 三 个 方 面 的 毒 害 。 第 二 节 金 属 离 子 中 毒 和 解 毒2.2 解 毒 方 法 及 原 理1. 细 菌 解 毒 的 几 种 机 制 细 菌 发 展 了 对 有 害 离 子 (如 Cd2+, Pb2+, Ag+, 汞 及 砷 化物 )的 抵 御 能 力 , 包 括 用 跨 膜 离 子 泵 将 这 些 离 子 运 出 细 胞 , 将 它 们 氧 化 和 还 原 成 较 大 挥 发 性 或 较 小 毒 性 的 物 种 , 或 者利 用 简 单 配 体 , 蛋 白 质 及 细 胞 膜 将 这 些 离 子 结 合 或 螯 合 除去 等 。 (a) 与 外 膜 的 结 合 作 用 (b) 通 过 化 学 还 原 或 甲 基 化 作 用 形 成 易 挥 发 物 种(c) 被 配 体 或 蛋 白 质 结 合 (d) 用 离 子 通 道 运 出 细 胞 外细 菌 清 除 重 金 属 的 几 种 机 制 酵 母 , 真 菌 , 高 等 植 物 以 及 动 物 体 内 都 含 用 来 结 合 重 金 属 的金 属 硫 蛋 白 (MT), 它 们 是 富 含 半 胱 氨 酸 的 小 分 子 蛋 白 , 它 是 参 与铜 , 锌 体 内 平 衡 的 重 要 蛋 白 质 , 对 于 其 它 非 必 需 金 属 来 说 , MT的作 用 是 解 毒 , MT对 金 属 吸 收 的 顺 序 是 ： Zn( ) Pb( ) Cd( ) Cu( ), Ag( ), Hg( ), Bi( ) MT同 时 在 体 内 还 起 到 协 调 锌 铜 含 量 的 稳 态 调 控 的 作 用 。 研究 表 明 , MT是 在 体 内 过 量 金 属 离 子 的 诱 导 下 合 成 的 , 实 验 发 现 , 如 果 动 物 饲 料 中 Cd2+, Cu2+, Zn2+的 量 增 加 , 则 动 物 肝 , 肾 等 器 官 中合 成 的 MT的 量 也 会 增 加 。 如 果 事 先 给 动 物 注 射 小 剂 量 的 有 害 金 属 Pb2+, 然 后 再 注 射 大量 Pb 2+, 则 不 会 发 生 中 毒 现 象 , 而 一 次 性 地 注 射 大 量 Pb2+, 则 引 起动 物 中 毒 。 原 因 是 在 少 量 Pb2+ 诱 导 下 , 动 物 体 内 合 成 了 一 定 量地 MT, 起 到 了 预 防 的 作 用 , 增 强 了 肌 体 抵 御 重 金 属 离 子 毒 性 的机 能 。 MT所 提 供 的 生 物 体 的 自 身 解 毒 作 用 及 某 些 元 素 对 金 属 毒 性的 抗 据 作 用 是 有 限 的 。 2. 金 属 硫 蛋 白 (MT)的 解 毒 机 理 3. 解 毒 剂 的 解 毒 原 理 利 用 配 位 能 力 更 强 的 配 体 将 有 害 金 属 离 子 从 其 结 合 部 位 夺取 下 来 , 形 成 更 稳 定 的 而 且 对 生 物 体 无 害 的 配 合 物 , 并 且 能 够 迅速 排 出 体 外 。 同 时 , 一 个 有 效 的 解 毒 剂 还 应 满 足 药 理 学 要 求 , 如较 好 的 水 溶 性 , 能 抗 代 谢 降 解 , 容 易 通 过 细 胞 膜 , 与 有 毒 金 属 生 成的 配 合 物 容 易 排 出 体 外 等 。 常 见 的 几 种 重 要 的 金 属 中 毒 解 毒 剂 ： Lewis气 (Cl-CH=CH-AsCl2)是一 种 气 体 有 机 砷 化 合 物 , 能 引 起 人 的肺 及 皮 肤 发 生 溃 烂 , 在 第 二 次 世 界 大战 中 被 纳 粹 用 作 化 学 武 器 , BAL可以 有 效 地 解 除 其 毒 性 , 此 外 , BAL还可 以 解 除 Hg, Au, Tl, Al中 毒 , 但 对 Pb的 效 果 较 差 , BAL有 较 好 的 水 溶 性 和脂 溶 性 , 但 选 择 性 较 差 。(a) 2,3-二 巯 基 丙 醇 (BAL, 不 列 巅 抗 Lewis毒 气 剂 ) (b) 二 巯 基 丁 二 酸 钠 与 BAL相 似 , 二 巯 基 丁 二 酸 钠也 能 与 体 内 蛋 白 质 和 酶 分 子 上 的巯 基 竞 争 夺 取 重 金 属 离 子 , 从 而 发挥 解 毒 作 用 , 它 对 酒 石 酸 锑 钾 的 解毒 效 力 是 BAL的 10倍 , 而 毒 性 仅 为BAL的 3.5%, 临 床 上 用 于 治 疗 Sb, Pb, Hg, As 的 中 毒 和 预 防 Cd, Co和Ni中 毒 。 D-青 酶 胺 是 青 霉 素 水 解 生 成 的 水 溶 性 物 质 , 其 结 构 是 在 半胱 氨 酸 上 附 加 两 个 甲 基 , D-青 酶 胺 和 N-乙 酰 -D-青 酶 胺 分 子 中也 含 有 形 成 螯 合 物 的 供 体 S, N, O, 能 牢 固 地 螯 合 Cu2+, Cr3+, Au+, Pb2+, Hg2+等 重 金 属 离 子 , 形 成 稳 定 而 可 溶 性 的 配 合 物 , 由尿 排 出 。 青 酶 胺 能 排 除 人 体 中 过 量 的 铜 , 是 治 疗 Wilson病 的 有效 药 物 。(c) D-青 酶 胺 和 N-乙 酰 -D-青 酶 胺 能 和 Be2+形 成 稳 定 的 配 合 物 , 是 治 疗 铍 中 毒 的 有效 解 毒 剂 , 水 杨 酰 胺 (SAM)也 具 有 同 样 的 作 用 。(d) 金 精 三 羧 酸 (ATA) (e) 氨 羧 螯 合 剂 以 EDTA为 代 表 的 氨 羧 螯 合 剂 是 成 员 最 多 的 解 毒 剂 系列 , 包 括 有 乙 二 胺 四 乙 酸 (EDTA), 环 己 烷 二 胺 四 乙 酸(CDTA), 二 乙 三 胺 五 乙 酸 (DTPA), 三 乙 四 胺 六 乙 酸 (TTHA), 双 乙 氨 基 硫 醚 四 乙 酸 (BADS)等 , 均 用 于 治 疗 重 金 属 中 毒 , 氨羧 螯 合 剂 因 对 多 种 金 属 离 子 具 有 强 的 螯 合 能 力 而 著 称 , 但 这同 时 也 带 来 了 副 作 用 , 长 期 使 用 会 导 致 人 体 内 必 须 的 金 属 离子 的 正 常 浓 度 的 下 降 , 影 响 诸 多 金 属 酶 的 活 性 , 引 起 严 重 的后 果 。 第 三 节 无 机 材 料 仿 生 合 成3.1 仿 生 合 成 的 发 展 及 定 义3.2 仿 生 合 成 的 技 术 原 理3.3 仿 生 合 成 示 例 3.1 仿 生 合 成 的 发 展 及 定 义l 仿 生 合 成 的 发 展 及 现 状l 仿 生 合 成 的 定 义l 仿 生 合 成 材 料第 三 节 无 机 材 料 仿 生 合 成 3.1.1 仿 生 合 成 的 发 展 及 现 状3.1 仿 生 合 成 的 发 展 及 定 义l 早 在 几 百 万 年 前 ,自 然 界 就 已 经 形 成 了 结 构 高 度 有 序 的无 机 -有 机 复 合 材 料 ,例 如 牙 床 、 骨 骼 、 贝 壳 等 。l 20世 纪 中 期 ， 仿 生 合 成 的 概 念 才 被 提 出 。l 在 当 代 ， 随 着 研 究 的 深 入 ,仿 生 合 成 的 概 念 被 应 用 于 更 多 的 领 域 ,仿 生 合 成 在 开 辟 合 成 新 型 材 料 的 途 径 方 面 的前 景 不 可 限 量 。第 三 节 无 机 材 料 仿 生 合 成 3.1.2 仿 生 合 成 的 定 义3.1 仿 生 合 成 的 发 展 及 定 义仿 生 合 成 (biomimetic synthesis)也 称 ： 有 机 模 板 法 (organic template approach) 模 板 合 成 (template synthesis) 将 生 物 矿 化 的 机 理 引 入 无 机 材 料 合 成 ， 以 有 机 物的 组 装 体 为 模 板 ， 去 控