生物无机化学导论（第四版）

目录
《现代化学基础丛书》序
第四版序
**版序
第四版前言
第三版前言
第1章 绪论 1
1.1 生物无机化学 1
1.2 生物无机化学在发展中的研究课题 4
1.2.1 金属酶和金属蛋白的结构与功能、催化机理以及模型化合物的构建 4
1.2.2 金属离子及其配合物与生物大分子的相互作用及功能的调控机制 5
1.2.3 生物矿化、生物纳米的程序化组装及智能仿生体系 6
1.2.4 金属离子与细胞的相互作用 6
1.2.5 几种元素的生物无机化学与环境生物无机化学 7
1.2.6 金属药物 8
1.2.7 金属酶和模拟酶的应用 8
1.3 生物体中的无机元素及其生物功能 9
参考文献 11
第2章 重要的生物配体 13
2.1 氨基酸 13
2.1.1 氨基酸的分类 15
2.1.2 氨基酸的立体异构和旋光性 15
2.1.3 氨基酸的酸碱性质 16
2.2 蛋白质 16
2.2.1 蛋白质的分类 16
2.2.2 蛋白质的一级结构 17
2.2.3 维持蛋白质空间构象的作用力 18
2.2.4 蛋白质的二级结构 19
2.2.5 蛋白质的三级结构和四级结构 22
2.2.6 蛋白质的某些重要性质 22
2.3 金属离子与氨基酸和蛋白质的相互作用 23
2.3.1 金属离子与氨基酸和蛋白质的结合模式 23
2.3.2 金属离子对蛋白质构象的调控 26
2.3.3 金属离子与蛋白质正确折叠、结构稳定化 27
2.3.4 金属离子与蛋白质错误折叠——分子疾病 27
2.4 核酸 28
2.4.1 核酸的化学组成与分类 28
2.4.2 核酸降解产物的化学结构 29
2.4.3 体内重要的游离核苷酸 31
2.4.4 核酸的结构 32
2.4.5 核酸与遗传信息传递 35
2.5 金属离子与核酸的相互作用 37
2.5.1 金属离子与核苷酸的相互作用 37
2.5.2 金属离子对DNA和RNA稳定性的影响 40
2.5.3 金属离子在DNA复制、遗传密码转录和翻译中的作用 43
2.6 酶 43
2.6.1 酶的化学本质 43
2.6.2 酶的命名与分类 44
2.6.3 酶的催化功能 45
2.6.4 几种重要的辅酶或辅基 47
2.6.5 酶促反应动力学 50
2.7 金属离子与酶的配合物 52
2.7.1 金属离子作为酶的辅助因子 52
2.7.2 金属离子作为酶的激活剂 52
2.7.3 与金属有关的酶的抑制作用 52
2.7.4 金属离子、酶和底物的结合方式 53
2.7.5 金属酶的配体性质与金属酶的催化活性的关系 54
参考文献 54
第3章 金属配合物与核酸的相互作用 56
3.1 核酸的结构特点 56
3.2 金属配合物与核酸的作用机制和基本反应 60
3.2.1 金属配合物与核酸的作用机制 60
3.2.2 金属配合物与核酸的基本反应 64
3.3 金属配合物与核酸作用的研究方法及影响因素 68
3.3.1 金属配合物与核酸作用的研究方法 68
3.3.2 金属配合物与核酸作用的影响因素 79
3.3.3 配体的影响 81
3.4 金属配合物与核酸作用的应用 83
3.4.1 核酸结构探针 84
3.4.2 分子光开关及比色传感器 88
3.4.3 化学核酸酶 89
参考文献 90
第4章 生物无机化学体系中的配位化学原理 92
4.1 晶体场理论及其应用 92
4.1.1 晶体场理论的基本要点 93
4.1.2 晶体场理论的应用 94
4.2 过渡金属配合物的电子光谱和磁性 96
4.2.1 配位体的电子光谱 97
4.2.2 荷移光谱 97
4.2.3 配位场光谱 98
4.2.4 过渡金属配合物的磁性 101
4.3 配位化学反应 102
4.3.1 配位取代反应类型 103
4.3.2 配位水的取代反应 105
4.3.3 氧化还原电位和电子转移反应 106
4.4 溶液配位化学 109
4.4.1 配位平衡 109
4.4.2 金属离子对配体pKa的影响 111
4.4.3 配体的软硬性 112
4.4.4 混配配合物及其生物意义 113
参考文献 118
第5章 氧载体 119
5.1 天然氧载体 119
5.1.1 血红蛋白和肌红蛋白 119
5.1.2 蚯蚓血红蛋白 132
5.1.3 血蓝蛋白 134
5.2 氧载体的模型化合物 136
5.2.1 氧载体模型化合物研究概况 136
5.2.2 钴（Ⅱ）氧载体 137
5.2.3 铁（Ⅱ）载氧体 143
5.2.4 Vaska型氧载体 148
5.2.5 铜（Ⅰ）氧载体 150
5.2.6 人造载氧血液 151
参考文献 160
第6章 生物氧化还原反应中的金属蛋白和金属酶 161
6.1 生物体的氧化还原反应 161
6.1.1 分子氧及其活化 161
6.1.2 生物氧化还原作用的类型 163
6.1.3 氧化还原酶的分类及其催化的反应 164
6.1.4 呼吸链与电子传递体 167
6.1.5 生物体内的氧化还原电位 168
6.2 血红素蛋白 169
6.2.1 细胞色素 169
6.2.2 细胞色素P450（简称P450） 174
6.2.3 过氧化物酶和过氧化氢酶 180
6.3 铁硫蛋白 182
6.3.1 Fe（Cys）4蛋白——红氧还蛋白 183
6.3.2 Fe2S*2（Cys）4蛋白——植物型铁氧还蛋白 184
6.3.3 Fe4S*4（Cys）4蛋白——高电位铁硫蛋白和细菌型铁氧还蛋白 185
6.3.4 含Fe3S* x簇的铁硫蛋白 187
6.3.5 铁硫蛋白模型物研究 188
6.4 铁蛋白与铁传递蛋白 189
6.4.1 铁蛋白 189
6.4.2 铁传递蛋白 190
6.5 铜蛋白 192
6.5.1 铜蛋白中的三种类型的铜 193
6.5.2 质体蓝素——Ⅰ型铜蛋白 194
6.5.3 牛超氧化物歧化酶——Ⅱ型铜蛋白 194
6.5.4 漆酶——含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型铜的铜蛋白 196
6.6 维生素B12和辅酶B12 197
6.6.1 维生素B12及其衍生物的结构 197
6.6.2 钴胺素的性质与功能 198
6.6.3 模型物研究 201
6.7 钼酶 203
6.7.1 黄嘌呤氧化酶 203
6.7.2 醛氧化酶 204
6.7.3 硝酸盐还原酶 204
6.7.4 亚硫酸盐氧化酶 204
参考文献 205
第7章 固氮作用及其化学模拟 206
7.1 固氮酶 206
7.1.1 固氮微生物 206
7.1.2 固氮酶催化的反应 207
7.1.3 固氮酶的组成和结构 207
7.1.4 固氮酶作用机理 211
7.1.5 铁钼辅基模型化合物 214
7.2 双氮过渡金属配合物 215
7.2.1 氮分子的不活泼性 216
7.2.2 双氮配合物成键方式 216
7.2.3 氮分子配位活化 217
7.2.4 配位氮分子的反应活性 219
7.3 固氮酶模拟 220
7.3.1 钼铁硫原子簇化合物 220
7.3.2 钼-三氨基胺类配合物 222
7.3.3 其他模拟体系 223
7.4 氮循环的生物无机化学 224
7.4.1 硝化作用 225
7.4.2 硝酸盐的还原作用 226
参考文献 227
第8章 光合作用及其化学模拟 229
8.1 光合作用的生物无机化学 230
8.1.1 光敏色素 230
8.1.2 光合作用的电子传递和两个光合系统 232
8.1.3 光合放氧 235
8.1.4 光合磷酸化 240
8.1.5 光解水放氢 240
8.2 叶绿素a的结构与功能 241
8.2.1 叶绿素a的分子结构 242
8.2.2 叶绿素a在活体内存在的状态 242
8.2.3 叶绿素a的功能 244
8.3 氢化酶 245
8.3.1 氢化酶的结构 245
8.3.2 氢化酶的催化功能 247
8.3.3 氢化酶的氧敏感性 249
8.4 光合作用的化学模拟 250
8.4.1 阳光分解水制氢的简略分析 251
8.4.2 阳光光敏电荷转移配合物的结构与功能 252
8.4.3 阳光分解水制氢的复合均相催化体系 255
8.4.4 光合作用光化学反应中心的模拟研究 257
8.4.5 氢化酶金属中心的模拟研究 259
参考文献 262
第9章 催化水解反应的金属酶 266
9.1 概述 266
9.1.1 水解酶分类 266
9.1.2 金属水解酶研究中的过渡金属离子探针 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 嗜热菌蛋白酶 273
9.3 酯酶 275
9.3.1 碱性磷酸酯酶 275
9.3.2 紫色酸性磷酸酯酶 277
9.3.3 磷酸双酯酶 278
9.3.4 核酸酶 P1 279
9.4 其他金属水解酶 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 金属水解酶模拟 286
9.5 金属水解酶抑制剂 288
9.5.1 基质金属蛋白酶抑制剂 289
9.5.2 碳酸酐酶抑制剂 291
9.5.3 磷酸双酯酶抑制剂 292
参考文献 294
第10章 生物体中的碱金属和碱土金属及其跨膜运送 296
10.1 碱金属和碱土金属在生物体内的分布与功能 296
10.2 生物膜 297
10.2.1 生物膜的化学组成 298
10.2.2 生物膜的结构 302
10.3 离子跨膜转运 302
10.3.1 离子跨膜转运的方式 303
10.3.2 钠-钾离子的转运过程 304
10.3.3 钙离子泵 305
10.3.4 钠钙交换 306
10.4 钙结合蛋白 306
10.4.1 钙调蛋白的结构 306
10.4.2 钙调蛋白在细胞代谢中的调控作用 309
10.4.3 其他钙结合蛋白 311
10.5 天然离子载体 312
10.5.1 环状离子载体 312
10.5.2 链状离子载体 315
10.5.3 通道载体 317
10.6 合成离子载体 318
10.6.1 冠醚 318
10.6.2 穴醚 321
10.6.3 链状多齿配体 323
参考文献 324
第11章 环境生物无机化学 325
11.1 生物体与环境 325
11.1.1 生物圈与食物