第11章无机元素的生物学效应 生物分子 细胞 生物元素 无机元素的生物学效应
第11章 无机元素的生物学效应 生物分子 细胞 生物元素 无机元素的生物学效应
11.1生物分子 一个活的机体必须具有信息传递、生殖、新陈代谢、调 节和适应环境等功能。从化学角度上看，这些功能无非是生 物分子之间有组织的化学反应的表现，无机元素的生物学效 应大多是通过与生物分子的相互作用而发生的。在大多数情 况下，金属元素在生物体内不以自由离子形式存在，而是与 配体形成生物分子金属配位化合物。因此，在本质上金属元 素与生物分子的作用都属于配位化学范畴。那些存在于生物 体内、具有生物功能并与金属配位的配位体称为生物配体。 生物配体大体可分为三类： ()简单阴离子如F-、CI-、B-、I-、OH-、SO4-、 HC03-和HPO2-等； (2)小分子物质如水、氢气、氨、卟啉、咕啉、核苷酸 和氨基酸等； 3)大分子物质如蛋白质、多糖和核酸等
11.1 生物分子 一个活的机体必须具有信息传递、生殖、新陈代谢、调 节和适应环境等功能。从化学角度上看，这些功能无非是生 物分子之间有组织的化学反应的表现，无机元素的生物学效 应大多是通过与生物分子的相互作用而发生的。在大多数情 况下，金属元素在生物体内不以自由离子形式存在，而是与 配体形成生物分子金属配位化合物。因此，在本质上金属元 素与生物分子的作用都属于配位化学范畴。那些存在于生物 体内、具有生物功能并与金属配位的配位体称为生物配体。 生物配体大体可分为三类： (1) 简单阴离子如F－、Cl－、Br－、I－、OH－、SO4 2－、 HCO3 －和HPO4 2－等； (2) 小分子物质如水、氢气、氨、卟啉、咕啉、核苷酸 和氨基酸等； (3) 大分子物质如蛋白质、多糖和核酸等
11.1.1氨基酸、多肽和蛋白质 蛋白质是是由L型的a一氨基酸通过肽键一CONH一组合而 成。蛋白质可降解为较小的肽，肽进一步水解成为氨基酸。 在氨基酸分子HOOC一CH一R中，侧链R可以是羟基、巯 NH2 基、苯环、烃基和杂环等。正是具有不同特征侧链的氨基酸的不 同排列顺序，才形成了各种各样的具有不同生物功能的蛋白质。 个氨基酸的α一羧基与另一氨基酸的α一氨基通过脱水缩合 形成而使两个氨基酸连接起来： Ri H2N-CH-COOH H2N-CH-COOH- -H20 R2 HN-CH÷C-NCH-COOH 肽键 R, ●带年。年中单带年带单9
11.1.1 氨基酸、多肽和蛋白质 蛋白质是是由L型的α－氨基酸通过肽键－CONH－组合而 成。蛋白质可降解为较小的肽，肽进一步水解成为氨基酸。 在氨基酸分子HOOC－CH－R中，侧链R可以是羟基、巯 NH2 基、苯环、烃基和杂环等。正是具有不同特征侧链的氨基酸的不 同排列顺序，才形成了各种各样的具有不同生物功能的蛋白质。 一个氨基酸的α－羧基与另一氨基酸的α－氨基通过脱水缩合 一个氨基酸的 形成而使两个氨基酸连接起来 α-羧基与另一氨基酸的 ： α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2
R H2N-CH-COOH H2N-CH-COOH-H2O R2 R :O HN-CH÷C-N:CH-COOH 肽键一→ 由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形 成的化合物的叫多肽。蛋白质就是由成百上千个氨基酸通过 肽键连接起来的多肽链。多肽链中相当于氨基酸的单元结构 称为氨基酸残基。 一个氨基酸至少有两种可电离的基团一氨基和羧基。 它们通常形成两性离子。在多肽和蛋白质分子中，除相邻氨 基酸残基之间所形成的肽键之外，还有末端一H3+基和 一COO一基及侧链基团。这些基团都有能键合金属离子的活 性。这是金属离子通过蛋白分子发挥自身生物学效应的基础 之一
由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形 成的化合物的叫多肽。蛋白质就是由成百上千个氨基酸通过 肽键连接起来的多肽链。多肽链中相当于氨基酸的单元结构 称为氨基酸残基。 一个氨基酸至少有两种可电离的基团——氨基和羧基。 它们通常形成两性离子。在多肽和蛋白质分子中，除相邻氨 基酸残基之间所形成的肽键之外，还有末端－NH3 ＋基和 －COO－基及侧链基团。这些基团都有能键合金属离子的活 性。这是金属离子通过蛋白分子发挥自身生物学效应的基础 之一。 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2 一个氨基酸的 α-羧基与另一氨基酸的 α-氨基通过脱水缩合形成肽键 R1 H2N－CH－COOH ＋ H2N－CH－COOH H2N－CH－C－N－CH－COOH 肽键 而使两个氨基酸连接起来。由两个氨基酸形成的化合物称为二肽，由多个氨基酸形成的化合物的叫 －H2O R1 O H R2
由于蛋白质在几乎所有的生物过程中都起着极其重要 的作用，因此研究蛋白质的结构与功能的关系是从分子水 平上去认识生命现象的一个重要方面。 从氨基酸到肽，体现了从量变到质变的飞跃，从简单 的多肽到蛋白质又是一个飞跃。蛋白质已不是一种简单的 有机化合物。蛋白质的分子量可高达06，小的也在104以 上。蛋白质结构十分复杂，除氨基酸组成序列这种一级结 构之外，还有更高级的二级、三级以及四级结构
由于蛋白质在几乎所有的生物过程中都起着极其重要 的作用，因此研究蛋白质的结构与功能的关系是从分子水 平上去认识生命现象的一个重要方面。 从氨基酸到肽，体现了从量变到质变的飞跃，从简单 的多肽到蛋白质又是一个飞跃。蛋白质已不是一种简单的 有机化合物。蛋白质的分子量可高达l0 6 ，小的也在104以 上。蛋白质结构十分复杂，除氨基酸组成序列这种一级结 构之外，还有更高级的二级、三级以及四级结构