●《現代化學基礎叢書》序
第四版序
第一版序
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 生物無機化學在發展中的研究課題 4
1.2.1 金屬酶和金屬蛋白的結構與功能、催化機理以及模型化合物的構建 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繫 6
1.2.4 金屬離子與細胞的相互作用 6
1.2.5素的生物無機化學與環境生物無機化學 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 氨基酸的立體異構和旋光性 15
2.1.3 氨基酸的酸堿性質 16
2.2 蛋白質 16
2.2.1 蛋白質的分類 16
2.2.2 蛋白質的一級結構 17
2.2.3 維持蛋白質空間構像的作用力 18
2.2.4 蛋白質的二級結構 19
2.2.5 蛋白質的三級結構和四級結構 22
2.2.6 蛋白質的某些重要性質 22
2.3 金屬離子與氨基酸和蛋白質的相互作用 23
2.3.1 金屬離子與氨基酸和蛋白質的結合模式 23
2.3.2 金屬離子對蛋白質構像的調控 26
2.3.3 金屬離子與蛋白質正確折疊、結構穩定化 27
2.3.4 金屬離子與蛋白質錯誤折疊——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 核酸降解產物的化學結構 29
2.4.3 體內重要的遊離核苷酸 31
2.4.4 核酸的結構 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穩定性的影響 40
2.5.3 金屬離子在DNA復制、遺傳密碼轉錄和翻譯中的作用 43
2.6 酶 43
2.6.1 酶的化學本質 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 與金屬有關的酶的抑制作用 52
2.7.4 金屬離子、酶和底物的結合方式 53
2.7.5 金屬酶的配體性質與金屬酶的催化活性的關繫 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 核酸的結構特點 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 核酸結構探針 84
3.4.2 分子光開關及比色傳感器 88
3.4.3 化學核酸酶 89
參考文獻 90
第4章 生物無機化學體繫中的配位化學原理 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Fe3S* 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及其衍生物的結構 197
6.6.2 鈷胺素的性質與功能 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 固氮酶的組成和結構 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 其他模擬體繫 223
7.4 氮循環的生物無機化學 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繫統 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的結構與功能 241
8.2.1 葉綠素a的分子結構 242
8.2.2 葉綠素a在活體內存在的狀態 242
8.2.3 葉綠素a的功能 244
8.3 氫化酶 245
8.3.1 氫化酶的結構 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 陽光光敏電荷轉移配合物的結構與功能 252
8.4.3 陽光分解水制氫的復合均相催化體繫 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 生物膜的結構 302
10.3 離子跨膜轉運 302
10.3.1 離子跨膜轉運的方式 303
10.3.2 鈉-鉀離子的轉運過程 304
10.3.3 鈣離子泵 305
10.3.4 鈉鈣交換 306
10.4 鈣結合蛋白 306
10.4.1 鈣調蛋白的結構 306
10.4.2 鈣調蛋白在細胞代謝中的調控作用 309
10.4.3 其他鈣結合蛋白 311
10.5 天然離子載體 312
10.5.1 環狀離子載體 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 環境生物無機化學 325
11.1 生物體與環境 325
11.1.1 生物圈與食物鏈 325
11.1.2 環境與素組成 326
11.1.3 生物富集 326
11.2 生物體素的代謝 327
11.2.1 吸收 328
11.2.2 分布 328
11.2.3 生物化學轉化 329
11.2.4 排洩 329
11.3素的體內平衡與金屬中毒 330
11.3.1素攝入量對人體健康的影響 330
11.3.2 金屬中毒的一般機理 330
11.3.3 生物體對金屬毒害的某些防護機制 331
11.3.4 體內金屬濃度的控制 332
11.3.5 幾種常用的金屬中毒解毒劑 333
11.4 金屬硫蛋白 336
11.4.1 金屬硫蛋白的結構 336
11.4.2 金屬硫蛋白的生物合成與生理功能 342
11.5 工業污素 342
11.5.1 汞 342
11.5.2 鎘 344
11.5.3 鉛 344
11.6 金屬酶（過氧化物酶）在環境治理中的應用 345
11.6.1 過氧化物酶在環境治理中的應用 346
11.6.2 環境治理用過氧化物酶的改造 348
參考文獻 350
第12章 現代分析方法與技術在生物無機化學中的應用 351
12.1 金屬蛋白和金屬酶的 X射線晶體結構測定 351
12.2 外延X射線吸收精細結構譜測定金屬蛋白的結構 353
12.3 電子吸收光譜法 355
12.3.1 電子躍遷的類型 355
12.3.2 電子吸收光譜的分析和應用 356
12.4 紅外光譜法 359
12.4.1 金屬蛋白和金屬酶紅外光譜研究的特點 359
12.4.2 紅外光譜在金屬蛋白和金屬酶結構研究中的應用 361
12.5 旋光色散與圓二色性法 362
12.5.1 旋光色散和圓二色性研究金屬配合物 362
12.5.2 金屬蛋白和金屬酶的旋光色散與圓二色性及其應用 364
12.6 高分辨率核磁共振譜法 367
12.7 金屬蛋白的順磁性金屬中心及其環境的研究 369
12.8 鐵蛋白的穆斯堡爾譜研究 372
12.9 核磁共振成像在生物無機中的應用 374
12.9.1 核磁共振成像簡介 374
12.9.2 核磁共振成像原理 375
12.9.3 核磁共振成像的應用示例 376
12.10 光聲成像在生物無機中的應用 377
12.10.1 光聲成像簡介 377
12.10.2 光聲成像原理 377
12.10.3 光聲成像技術在金屬蛋白結構檢測中的應用 378
12.11 熒光成像技術在生物無機化學上的應用 380
12.11.1 熒光成像原理 380
12.11.2 熒光成像技術在金屬離子和蛋白質作用中的應用 381
參考文獻 382
第13章 金屬藥物 384
13.1 無機藥物化學的研究範圍 384
13.2 鉑類抗癌藥 386
13.2.1 類配合物抗癌活性與結構的關繫 387
13.2.2 順鉑抗癌作用的機理 388
13.3 釕藥物 393
13.4 金藥物 394
13.5 硒藥物 394
13.6 鉍藥物 395
13.7 銠、錫、鈦、鎵和砷等無機抗癌藥物 396
13.7.1 銠藥物 397
13.7.2 錫藥物 397
13.7.3 鈦藥物 397
13.7.4 鎵藥物 398
13.7.5 砷藥物 398
13.8 重要的釩、鋰、銅、鋅、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、稀土和锝等金屬藥物 398
13.8.1 釩藥物 398
13.8.2 鋰藥物 399
13.8.3 銅藥物 400
13.8.4 鋅藥物 400
13.8.5 鉻藥物 402
13.8.6 錳藥物 402
13.8.7 鐵藥物 403
13.8.8 鈷藥物 403
13.8.9 鎳藥物 404
13.8.10 稀土藥物 404
13.8.11 锝（99mTc）放射診斷藥物 407
參考文獻 408
第14章 金屬基生物探針 409
14.1 熒光生物探針和成像 409
14.1.1 熒光 410
14.1.2 熒光產生的基本原理 410
14.1.3 熒光探針的基本原理 412
14.1.4 熒光壽命成像 413
14.1.5 共聚焦顯微鏡 414
14.2 金屬基生物探針 414
14.2.1 金屬配合物用作生物成像探針的要求 414
14.2.2 金屬配合物用作生物成像探針的優點 415
14.3 d6金屬配合物生物成像劑 417
14.3.1 銥配合物 418
14.3.2 錸配合物 423
14.3.3 釕配合物 426
14.3.4 小結 430
14.4 d8金屬配合物生物成像劑 431
14.4.1 典型鉑配合物及其光物理性質 431
14.4.2 發光金屬鉑配合物應用於生物探針和成像 433
參考文獻 436
第15章 生物礦化與仿生合成439
15.1 生物礦物及礦化 439
15.1.1 生物礦物 439
15.1.2 生物礦化 452
15.2 仿生合成 455
15.2.1 小分子有機基質 455
15.2.2 大分子有機基質 458
15.2.3 細胞作為基質 465
15.3 仿生合成機理 469
15.3.1 模板化作用 469
15.3.2 受限的反應環境 469
15.3.3 非經典結晶機理 470
15.4 潛在應用 474
15.4.1 骨修復 474
15.4.2 牙齒修復 475
15.4.3 疫苗改進 477
15.4.4 腫瘤治療 479
參考文獻 480
索引 484
