生物无机化学研究进展

   摘 要：本文主要叙述了生物无机化学的研究进展。主要从对含有微量元素的蛋白的突变、
结构及性质的研究；酶的模拟；无机药物化学；金属元素中毒的研究等四个方面来介绍现
在生物无机化学的进展。
　　关键词：生物无机化学；蛋白质；螯合剂；酶；无机药物化学
　　
　　生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间
的相互作用，它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展，使
得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分：一是研究生物
体本身微量元素的作用，二是研究外界微量元素对机体的影响。
　　一、研究生物体本身微量元素的作用
　　（一）含有微量元素的蛋白的研究
　　含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象，做此项研究主要依
靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物，与酶的区别在于
含有微量元素的蛋白并不表现催化活性，但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的
蛋白，确定其结构、性质。
　　现在热门的蛋白有硒蛋白，因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒
的作用，主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面，但结论不统一。现在主要在探索新的
硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法

,从富

硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白

,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发

现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。
　　另外，也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素

b5 的突变体做了研究。为了深

入了解细胞色素

b5 的 64 位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响，对细胞色素 b5

第

64 位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明，细胞色素 b5 第 64 位氨基酸残

基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用，在

64 位引入其他氨基酸残基使蛋白

结构不太稳定。
　　（二）酶的模拟
　　酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天
然酶简单得多的非蛋白分子，通过研究它们来模拟酶的催化过程，找到控制生化过程的因
素，从而得到更好的催化剂。
　　如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟

,人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关

系

,还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法，一是对硒酶进

行化学模拟，二是对硒酶进行化学修饰，三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟
主要集中在硒酶活性中心催化三联体

Se-N 的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含

有

Se-N 键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子，用分子内的螯合作用间接形成分子

内螯合物，达到

Se-N 键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有：1、将天然酶改造为含硒酶；

2、设计含硒生物印迹酶；3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非
常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。
　　又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究
具有重要意义，

Corrole 是具有共轭电子结构的大环化合物，其结构上导致其配位化学行为

易与金属形成配合物，其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基
Corrole 锰配合物对 DNA 的催化氧化断裂作用。结果表明,锰 Corrole 配合物可催化 DNA 的
氧化断裂

,而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配