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第一章 绪论1

第一节 生物无机化学——一门新兴的边缘科学1

第二节 生物无机化学在发展中的研究课题3

第三节 生物体中的无机元素及其生物功能5

参考文献7

第二章 重要的生物配体及其金属配合物8

第一节 氨基酸8

一、氨基酸的分类8

二、氨基酸的立体异构和旋光性11

三、氨基酸的酸碱性质11

第二节 蛋白质11

一、蛋白质的分类12

二、蛋白质的一级结构12

三、维持蛋白质空间构象的作用力13

四、蛋白质的二级结构14

五、蛋白质的三级结构和四级结构16

六、蛋白质的某些重要性质16

第三节 氨基酸、肽、蛋白质的金属配合物17

一、氨基酸、肽的金属配合物17

二、蛋白质的金属配合物18

第四节 核酸19

一、核酸的化学组成与分类19

二、核酸降解产物的化学结构20

三、体内重要的游离核苷酸22

四、核酸的结构22

五、核酸与遗传信息传递25

第五节 金属离子及其配合物与核苷酸和核酸的相互作用27

一、金属离子与核苷酸的相互作用27

二、金属离子对DNA和RNA稳定性的影响29

三、金属离子在DNA复制、遗传密码转录和翻译中的作用30

四、金属配合物与核酸的相互作用30

第六节 酶33

一、酶的化学本质33

二、酶的命名与分类33

三、酶的催化功能35

四、几种重要的辅酶或辅基36

五、酶促反应动力学38

第七节 金属离子与酶的配合物40

一、金属离子作为酶的辅助因子40

二、金属离子作为酶的激活剂40

三、与金属有关的酶的抑制作用40

四、金属离子、酶和底物的结合方式41

五、金属酶的配体性质与金属酶的催化活性的关系42

参考文献42

第三章 生物无机化学体系中的配位化学原理43

第一节 晶体场理论及其应用43

一、晶体场理论的基本要点43

二、晶体场理论的应用45

第二节 过渡金属配合物的电子光谱46

一、配位体的电子光谱47

二、荷移光谱47

三、配位场光谱47

第三节 过渡金属配合物的磁性50

第四节 混配配合物的形成及其生物意义51

一、混配配合物的形成及其影响因素52

二、混配配合物的生物意义54

参考文献55

第四章 氧载体56

第一节 天然氧载体56

一、卟啉56

二、血红蛋白和肌红蛋白59

三、蚯蚓血红蛋白65

四、血蓝蛋白67

五、血钡蛋白69

第二节 氧载体的模型化合物69

一、氧载体模型化合物研究概况69

二、钴（II）氧载体70

三、铁（II）氧载体74

四、Vaska型氧载体79

五、铜（I）氧载体80

六、人造载氧血液81

参考文献81

第五章 生物氧化还原反应中的金属蛋白和金属酶83

第一节 生物体的氧化还原反应83

一、分子氧及其活化83

二、生物氧化还原作用的类型85

三、氧化还原酶的分类及其催化的反应86

四、呼吸链与电子传递体88

五、生物体内的氧化还原电位89

第二节 血红素蛋白90

一、细胞色素90

二、细胞色素P 450（简称 P 450）93

三、过氧化物酶和过氧化氢酶98

第三节 铁蛋白与铁传递蛋白100

一、铁蛋白100

二、铁传递蛋白101

第四节 铁硫蛋白102

一、Fe（Cys）4蛋白——红氧还蛋白102

二、Fe2S2（Cys）4——模特型铁氧还蛋白103

三、Fe4S4（Cys）4蛋白——高电位铁硫蛋白和细菌型铁氧还蛋白104

四、含Fe3SX簇的铁硫蛋白105

五、铁硫蛋白模型物研究105

第五节 铜蛋白106

一、铜蛋白中三种类型的铜107

二、质体蓝素——I型铜蛋白108

三、牛超氧化物歧化酶——II型铜蛋白108

四、漆酶——含I、II、III型铜的铜蛋白110

第六节 维生素B12和B12辅酶110

一、维生素B12和B12辅酶110

二、钴胺素的性质与功能112

三、模型物研究114

第七节 钼酶116

一、黄嘌呤氧化酶116

二、醛氧化酶117

三、硝酸盐还原酶117

四、亚硫酸盐氧化酶117

参考文献117

第六章 固氧作用及其化学模拟119

第一节 固氮酶119

一、固氮微生物119

二、固氮酶催化的反应119

三、固氮酶的组成和结构120

四、固氮酶作用机理研究122

五、铁钼辅基模型化合物的研究124

第二节 双氮过渡金属配合物125

一、氮分子的不活泼性126

二、双氮配合物成键方式126

三、氮分子配位活化127

四、配位氮分子的反应活性127

第三节 固氮酶模拟128

一、钼铁硫原子簇化合物的研究128

二、其它模拟体系的研究130

第四节 氮循环的生物无机化学131

一、硝化作用131

二、硝酸盐的还原作用132

参考文献133

第七章 光合作用及其化学模拟134

第一节 光合作用的生物无机化学134

一、光合色素134

二、光合作用中的电子传递和两上光合系统136

三、光合放氧137

四、光合磷酸化138

五、光解水放氢139

第二节 叶绿素a的结构与功能139

一、叶绿素a的分子结构140

二、叶绿素a在活体内的存在状态140

三、叶绿素a的功能141

第三节 氢酶142

一、氢酶的结构142

二、氢酶的催化功能143

三、氢酶的氧敏感性143

第四节 光合作用的化学模拟144

一、阳光分解水制氢的简略分析144

二、阳光光敏电荷转移配合物的结构与功能145

三、阳光分解水制氢的复合均相催化体系147

四、光合作用光化学反应中心的模拟研究148

参考文献149

第八章 催化水解反应的金属酶150

第一节 概述150

一、水解酶150

二、水解金属酶研究中的过渡金属离子探针151

第二节 羧肽酶153

一、羧肽酶A153

二、其它羧肽酶158

第三节 碳酸酐酶159

一、碳酸酐酶的组成、结构和功能159

二、碳酸酐酶的催化机理161

第四节 其它水解金属酶162

一、亮氨酸氨肽酶162

二、嗜热菌蛋白酶163

三、碱性磷酸酯酶164

四、Na＋，K＋-ATP酶164

参考文献165

第九章 生物体中的碱金属和碱土金属及其跨膜运送167

第一节 碱金属和碱土金属在生物体内的分布与功能167

第二节 生物膜167

一、生物膜的化学组成168

二、生物膜的结构170

第三节 离子通过膜的运送171

一、离子跨膜运送的方式171

二、钠泵172

三、钙泵173

四、钠钙交换173

第四节 天然离子载体173

一、环状离子载体174

二、链状离子载体177

三、通道载体178

第五节 合成离子载体179

一、冠醚179

二、穴醚182

三、链状多齿配体183

第六节 钙结合蛋白184

一、钙调蛋白的结构185

二、钙调蛋白在细胞代谢中的调控作用186

三、其它钙结合蛋白188

参考文献189

第十章 环境生物无机化学190

第一节 生物体与环境190

一、生物圈与食物链190

二、环境与生物体的元素组成191

三、生物富集192

四、生物地球化学与健康193

第二节 生物体内微量元素的代谢194

一、吸收194

二、分布195

三、金属的生物化学转化195

四、排泄196

第三节 微量元素的体内平衡与金属中毒196

一、微量元素摄入量对人体健康的影响196

二、微量元素与癌症197

三、金属中毒的一般机理198

四、生物体对金属毒害的某些防护机制198

五、体内金属浓度的控制199

六、几种常用的金属中毒解毒剂200

第四节 金属硫蛋白203

一、金属硫蛋白的结构203

二、金属硫蛋白的生物合成与生物功能207

第五节 工业污染金属元素208

一、汞208

二、镉209

三、铅210

四、值得关注的新的环境污染元素——衡土和铝210

参考文献211

第十一章 近代结构分析方法在生物无机化学中的应用213

第一节 概述213

第二节 电子吸收光谱法214

一、电子跃迁的类型214

二、电子吸收光谱的分析和应用215

第三节 红外光谱法219

一、金属蛋白和金属酶红外光谱研究的特点219

二、红外光谱在金属蛋白和金属酶结构研究中的应用220

第四节 拉曼光谱和共振拉曼光谱222

第五节 稳态荧光和时间分辨荧光光谱223

第六节 旋光色散与圆二色性法226

一、旋光色散和圆二色性与金属配合物226

二、金属蛋白和金属酶的旋光色散与圆二色性及其应用228

第七节 高分辨率核磁共振谱法231

第八节 金属蛋白的顺磁性金属中心及其环境的研究234

第九节 铁蛋白的穆斯堡尔谱研究237

第十节 金属蛋白和金属酶的X射线晶体结构测定238

第十一节 外延X射线吸收精细结构谱测定金属蛋白的结构239

第十二节 电化学方法242

参考文献244

第十二章 应用生物无机化学的若干研究领域246

第一节 无机药物化学246

一、无机药物化学的研究范围246

二、铂配合物抗癌药248

三、非铂类钌、铑、锡、钛、镓抗癌药物252

四、硒药物254

五、重要的钒、铋、金、锂、铜、锌、铬、锰、铁、钴、镍和衡土等金属药物254

第二节 金属酶和模拟酶的研究262

一、细胞色素P 450单加氧酶的模拟262

二、超氧化物岐化酶的模拟263

第三节 稀土生物无机化学的应用264

一、稀土在农业中的应用及其作用机理264

二、稀土生物效应的研究概况265

第四节 离子探针及应用266

一、金属配离子探针266

二、衡土荧光探针267

三、荧光法研究药物与生物大分子的相互作用267

第五节 仿生材料268

一、仿生矿物材料268

二、仿生膜269

参考文献271

索引272