析生物無(wú)機化學(xué)研究進(jìn)展
論文摘要：本文主要敘述了生物無(wú)機化學(xué)的研究進(jìn)展。主要從對含有微量元素的蛋白的突變、結構及性質(zhì)的研究；酶的模擬；無(wú)機藥物化學(xué)；金屬元素中毒的研究等四個(gè)方面來(lái)介紹現在生物無(wú)機化學(xué)的進(jìn)展。
論文關(guān)鍵詞：生物無(wú)機化學(xué)；蛋白質(zhì)；螯合劑；酶；無(wú)機藥物化學(xué)
生物無(wú)機化學(xué)是無(wú)機化學(xué)和生物化學(xué)交叉的領(lǐng)域。它的任務(wù)是研究金屬與生物配體之間的相互作用，它有賴(lài)于無(wú)機化學(xué)和生物化學(xué)兩門(mén)學(xué)科水平的發(fā)展。由于研究方法的進(jìn)展，使得揭示生命過(guò)程中的生物無(wú)機化學(xué)成為可能。生物無(wú)機化學(xué)主要分為兩部分：一是研究生物體本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素對機體的影響。
一、研究生物體本身微量元素的作用
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含有微量元素的蛋白是生物無(wú)機化學(xué)中偏向生物領(lǐng)域的研究對象，做此項研究主要依靠生物化學(xué)技術(shù)。含有微量元素的蛋白是微量元素與蛋白質(zhì)形成的配合物，與酶的區別在于含有微量元素的蛋白并不表現催化活性，但卻有其他的重要功能�，F在的研究在于發(fā)現新的蛋白，確定其結構、性質(zhì)。
現在熱門(mén)的蛋白有硒蛋白，因為硒蛋白是硒在體內存在和發(fā)揮生物功能的主要形式。硒的作用，主要在癌癥、神經(jīng)退行性疾病和病毒等方面，但結論不統一�，F在主要在探索新的硒蛋白作為預防藥物開(kāi)發(fā)、癌癥治療和藥物篩選靶標。如杜明等通過(guò)硫酸銨沉淀等方法,從富硒靈芝中獲得了一種新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性與其硒含量間的關(guān)系。研究發(fā)現該蛋白的抗氧化活性與其硒含量具有相關(guān)性。
另外，也有對細胞色素進(jìn)行研究。如官墨藍等對細胞色素b5的突變體做了研究。為了深入了解細胞色素b5的64位氨基酸對血紅素輔基微環(huán)境及蛋白性質(zhì)的影響，對細胞色素b5第64位氨基酸殘基進(jìn)行保守性和非保守性突變。研究表明，細胞色素b5第64位氨基酸殘基對穩定血紅素輔基和維持蛋白的結構有重要的作用，在64位引入其他氨基酸殘基使蛋白結構不太穩定。
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酶的模擬就是從酶中挑選出起主導作用的因素來(lái)設計合成一些能表現生物功能的、比天然酶簡(jiǎn)單得多的非蛋白分子，通過(guò)研究它們來(lái)模擬酶的催化過(guò)程，找到控制生化過(guò)程的因素，從而得到更好的催化劑。
如硒酶的研究。通過(guò)對硒酶結構與功能的模擬,人們不僅可以了解硒酶結構與功能的關(guān)系,還可以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與硒酶相關(guān)的藥物。對于硒酶的合成主要有三種方法，一是對硒酶進(jìn)行化學(xué)模擬，二是對硒酶進(jìn)行化學(xué)修飾，三是用基因工程方法生產(chǎn)含硒酶。對硒酶化學(xué)模擬主要集中在硒酶活性中心催化三聯(lián)體Se-N的相互作用的模擬中。在這個(gè)方面主要有合成含有Se-N鍵的硒酶模擬物和在硒原子的附近引入氮原子，用分子內的螯合作用間接形成分子內螯合物，達到Se-N鍵的作用。對硒酶化學(xué)修飾主要方面有：1、將天然酶改造為含硒酶；2、設計含硒生物印跡酶；3、設計含硒抗體酶。硒蛋白模擬物在理解硒酶的生化作用中起著(zhù)非常重要的作用。硒蛋白模擬物在抗氧化、抗癌及抗濾過(guò)性病原體等范圍具有治療潛能。
又如劉海洋等對核酸酶的化學(xué)模擬。核酸酶的化學(xué)模擬對于生物技術(shù)和分子生物學(xué)研究具有重要意義，Corrole是具有共軛電子結構的大環(huán)化合物，其結構上導致其配位化學(xué)行為易與金屬形成配合物，其形成的配合物在許多反應中均有催化活性。該科研組研究了單羥基Corrole錳配合物對DNA的催化氧化斷裂作用。結果表明,錳Corrole配合物可催化DNA的氧化斷裂,而且斷裂程度隨著(zhù)反應時(shí)間的增加而增加。宋玉民等研究了全反式維甲酸合釔配合物對DNA的切割和鍵合作用。實(shí)驗表明，該配合物在生理條件下比配體和金屬離子能更有效地切割質(zhì)粒DNA。岳蕾等研究了鉻配合物切割DNA的活性。研究表明，在H2O2存在條件下，Cr的配合物［Cr(bzimpy)2］+具有氧化切割DNA的活性，但被切割的DNA可被大腸桿菌修復。
對于固氮酶模擬的報道比較多。模擬固氮酶的目的主要是在溫和的條件下將空氣中的氮分子轉化成有機化合物，從而加以利用。對固氮酶的活性中心模擬主要是鉬鐵硫原子簇，另外還有鉬-硫醇等等的研究報道。
二、研究外界微量元素對機體的影響
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無(wú)機藥物的發(fā)展在生物無(wú)機領(lǐng)域中有很重要的地位。順鉑的抗腫瘤作用的發(fā)現開(kāi)辟了無(wú)機藥物化學(xué)的新領(lǐng)域。在抗癌藥物應用中，順鉑藥物目前仍在臨床上使用，主要有四種鉑配合物：順鉑、卡鉑、順糖氨鉑、奧沙利鉑。從1980年發(fā)現二烴基錫衍生物具有抗癌活性以來(lái)，人們先后合成了具有順鉑結構的二烴基二鹵化錫配合物，與卡鉑結構類(lèi)似的有機錫化合物，以及有機錫羧酸衍生物等等。在鍺化合物方面，從發(fā)現1971年合成的β-羧基乙基鍺倍半氧化物具有抗癌活性以來(lái)，人們先后合成了許多有機的鍺化合物。此外還有茂鈦衍生物和稀土配合物。因為癌癥是人類(lèi)健康壽命最主要的殺手，所以在抗癌藥物的研究開(kāi)發(fā)方面將有很大的發(fā)展前景。除了合成新的藥物外，在原有的藥物基礎上對原有的藥物進(jìn)行改良也是未來(lái)的科研方向，因為原有的藥物具有較高的毒副作用，且抗癌范圍較小。所以在無(wú)機抗癌藥物這一方面，合成具有廣譜高效抗癌活性且有較低的毒副作用和較長(cháng)的持續時(shí)候的抗癌藥物是主要發(fā)展方向；另外，對于無(wú)機金屬藥物的抗癌機理尚沒(méi)有統一的理論，因此研究無(wú)機抗癌藥物的作用機理也是主要研究方向。
無(wú)機藥物在其他方面也有重要的應用。如金配合物在抗類(lèi)風(fēng)濕方面的應用，應用治療類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節炎有金Au的硫醇鹽。在治療胃病的過(guò)程中，鋁鹽也是主要依賴(lài)的藥物，含鉍的化合物是治療胃潰瘍的的主要藥物。在無(wú)機藥物的研究中，尚不清楚各種藥物對機體疾病的治療機理，所以研究無(wú)機藥物的作用機理具有較大的前景。
放射照影藥物的發(fā)展也是無(wú)機藥物的發(fā)展方向。由于放射示蹤、核磁共振在醫學(xué)上的應用，使得各種造影劑的成為醫生臨床應用不可或缺的一個(gè)方面，如鋇的造影劑。
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在外界的金屬元素超過(guò)機體所需的濃度后，該元素就會(huì )對機體產(chǎn)生負面效應，引起疾病。元素的毒性主要因為它與機體基團的強配合性。對金屬元素中毒的治療主要是研究具有更強螯合能力的的螯合劑，使其跟有毒的金屬離子結合形成更加穩定配合物，然后排出體外。理想的螯合劑須滿(mǎn)足以下的條件：1、水溶性，且在生理的pH條件下有足夠的螯合能力；2、分子大小和結構必須合適；3、必須專(zhuān)一迅速結合金屬元素；4、很容易從體內排出；5、沒(méi)有明顯的毒性。如用EDTA來(lái)排出多余的離子，EDTA螯合性雖然很強，卻選擇性不強，在排出有害的金屬離子的同時(shí)，同時(shí)也會(huì )損失一些有益的離子。如用去鐵草胺B去除多余的鐵，但是它不能去除血紅素或運鐵蛋白中的鐵�，F在的醫用螯合物的研究方向主要是研究新的藥劑，因為現在的螯合劑無(wú)論是在種類(lèi)還是排出金屬中毒的效率都不能滿(mǎn)足醫學(xué)的需要。
三、生物無(wú)機化學(xué)的發(fā)展趨勢
生物無(wú)機化學(xué)以后的發(fā)展趨勢是生命科學(xué)與技術(shù)進(jìn)行有機緊密的融合。
對蛋白質(zhì)分子進(jìn)行研究，研究其具有生物功能的原理。人類(lèi)的基因僅有幾萬(wàn)個(gè)，而蛋白質(zhì)卻有十幾萬(wàn)種，這說(shuō)明生命的復雜性需要從蛋白質(zhì)上去解釋。而目前已知的蛋白和酶約有1/3需要金屬離子作為輔助因子才能發(fā)揮作用，所以闡明這些生物大分子的結構和生物功能非常重要。對核酸的研究。研究金屬元素對核酸的序列、構型、區域的選擇性識別調控是生物無(wú)機化學(xué)的一個(gè)主要熱點(diǎn)。如現在發(fā)現許多鋅脂蛋白對DNA或RNA有調控作用。對這方面的研究將對以后的無(wú)機藥物產(chǎn)生重要的影響。
既然21世紀生命科學(xué)會(huì )是研究熱點(diǎn)之一，那么與生命科學(xué)緊密聯(lián)系的生物無(wú)機化學(xué)也必將因此得到極大的發(fā)展，因此也將為人類(lèi)作出更大的貢獻。
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