生物无机化学思考题

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1、一 什么是生物体的必需元素和有害元素？辨别必需元素和有害元素的原则是什么?（1)宏量元素都是必需元素;而微量元素不一定都是必需元素。必需微量元素: F、 Zn 、C、Mn、r、Mo、Co、e、N、V、S、 F 、 I、 Sr（Si、).有害元素:指哪些存在于生物体内时，会阻碍生物机体正常代谢过程和影响生理功能的微量元素,如:Cd 、H、 、 A 、 B等（2）条件(1)该元素直接影响生物体的生物功能,并参与正常代谢过程。（2)该元素在生物体内的作用不也许被其他元素所替代。（3)缺少该元素时,生物体内会发生某种病变，补充该元素时,可避免异常的发生或使其恢复正常。2.有的元素既是人体必需的,又是对

2、人体有害的，你如何理解这种看起来矛盾的现象?“双重品格”。即它们既是必需的，又是有害的。例 （元素浓度）Se是生物体重要的微量元素,对肿瘤有克制作用，成人每天摄取量为100g。若长期低于5g，也许引起癌症、心肌损伤等;但过量摄取又也许导致腹泻、神经官能症及缺铁性贫血等中毒反映，甚至死亡。如 (元素存在形式）铁是重要的必需微量元素,正常人体内的铁几乎所有被限制在特定的生物大分子构造包围的封闭状态之中,这样的铁才干肩负正常的生理功能生物体内的宏量元素涉及哪些？举例阐明生物体内的微量元素。宏量元素11种: C、H、 、 、 P 、S、Cl、K、 Na、 、 Mg宏量元素是指含量占生物体总质量001以

3、上的元素。微量元素: 指含量占生物体总质量001%如下的元素。Fe、C、Zn 、M、Cr 、Se、I、o、Si等4. 必需微量元素具有哪些重要的生物功能?举例阐明。（硒）对免疫系统的影响 73年证明硒是代谢过氧化氢的酶谷胱甘肽过氧化物酶（SHP）的必需成分。硒参与过氧化物的代谢，体内多种吞噬细胞如中性粒细胞、单核细胞、吞噬细胞中均具有P。 硒对细胞保持氧化还原的平衡和清除活性氧起重要作用，最起码的作用是延缓衰老。硒缺少所致的免疫系统的变化与肿瘤的易患性增长,某些慢性炎症及病毒性疾病的发生与此有关锌与免疫锌缺少可削弱免疫系统功能，导致机体对多种致病因素易感性增高，而许多种疾病可导致锌缺少而影响免

4、疫系统功能。这些疾病涉及酒精中毒、肾病、烧伤、消化道功能紊乱以及HIV感染和腹泻。锌对免疫系统作用涉及对淋巴细胞成熟、细胞因子产物、细胞凋亡及基因体现的影响等方面。锌缺少可导致胸腺萎缩和淋巴细胞减少。小朋友缺锌可导致发育缓慢,甚至影响大脑发育。 铁与免疫 实验表白缺铁时中性白细胞的杀菌能力减少,淋巴细胞功能受损，在补充铁后免疫功能也许可以得到改善。铁过剩和缺铁时均可引起机体感染性增长,微生物生长繁殖也需要铁的存在,有时补铁会增长感染的危险性5. 什么是微量元素的拮抗和协同作用?它们有何生物学意义?拮抗作用:指生物体内的一种元素克制另一种元素的生物学作用的现象。协同作用:指一种元素增进生物体内另

5、一种元素的生物学作用的现象。C和Zn呈拮抗作用，当牛和羊的饲料中具有大量时,动物吸取Cu的能力明显下降， 为吸取过程中n置换了C ，u和C也显示拮抗作用,Cd的存在可干扰Cu 在肠道内的吸取Cu和在机体内显示生理协同作用,含u的血蓝蛋白是和之间直接的分子桥梁，没有Cu，在生物合成机制中就不能进入血红蛋白分子，当F充足而缺Cu时，人和动物照样发生贫血。 二1什么是金属配合物?生物金属配合物重要涉及哪些类型的化合物？原子配位于金属原子而形成的一种环状络合物(环中包 含了金属原子)。卟啉类化合物,氨基酸、肽和蛋白质, 混配配合物有什么生物学意义?血浆中的氨基酸混配配合物金属酶酶促反映中的混配配合物物

6、质贮存和运送过程中的混配配合物 防病和解毒过程中的混配配合物3 请说出谷氨酸、苏氨酸和组氨酸分别与形成配合物稳定常数浮现较大区别的因素。三、 金属硫蛋白的功能是什么?它在构造上有 什么特点?这些特点与其功能有什么联系？2、顺铂系列配合物的抗肿瘤机理是什么?此类配合物的构成和构造同其抗肿瘤药效之间的关系是什么？(）脂溶性的载体配体NH3可顺利通过细胞膜的脂质体进入癌细胞内，进入癌细胞的顺铂，由于有可取代的Cl- ，C- 被配位能力更强的DN中的配体取代。从而破坏癌细胞的DA的复制能力，癌细胞分裂受阻。（)这些药物都是混配配合物,通式t2B2 A:起载体作用的中性胺类配体 e ,RH2 R2NH,

7、R B：可被取代的酸根配体Cl ,Br-3、 在有害金属离子引起人体中毒时,要合理地选择解毒剂,需考虑什么条件？四、1、金属离子、酶和底物之间有哪些结合形式？以哪些结合形式形成的复合物为混配配合物？(1)形成金属桥(-MS）（）形成酶桥(M-E-S）(3)形成底物桥（E SM)2、什么是金属酶?金属激活酶?两者有什么不同？它们在生物体内的意义是什么?金属酶:酶蛋白与金属离子结合牢固,金属离子已成为酶分子的一种不可分离的部分。 金属激活酶：酶蛋白与金属离子结合不太牢固金属激活酶与金属离子的结合不如金属酶牢固，经提纯的酶不含金属，需加入金属离子才有活性,2对某些酶的作用就是如此。3、酶促反映的反映

8、速率受哪些因素的影响?(1)酶浓度对酶促反映速率的影响:在底物足够而其他条件恒定期,酶促反映速率与其浓度成正比(2）温度对酶促反映速率的影响：在酶所催化的化学反映中，提高温度而引起两种成果：(） 加快反映速率 ;()使酶逐渐失活 。最适温度 ：在一定的温度范畴内，有一种最大的酶促反映速率，此温度称为酶促反映的最适温度。 (3） 底物浓度对v的影响 ： 当酶浓度不变而底物的浓度很小时，随着底物浓度的增长，v急剧增长;随后,随着底物浓度 增长,反映速率增长逐渐减缓;当底物的浓度达到一定限度后,反映速率几乎不受底物浓度的影响，逐渐趋于平稳（4) pH值对酶催化反映的速率影响（) 、克制剂对酶促反映速

9、率的影响(6)激活剂对酶促反映速率的影响4、金属离子对酶功能的影响表目前几种方面？(1)在酶促反映中,M、E、若以酶桥M-E-S连接,M所起的作用是使酶的活性中心位置发生变化或是增长酶的活性，使其便与底物结合。（2)若以金属桥（-)结合时,M起桥梁作用。它使E和S互相接近,把反映基团引导到对的位置上，以利于S和E的活性中心的某些基团结合。 （3）金属离子可使E和形成具有互相匹配的空间构象,以利于它们结合成中间复合物。（4）金属离子的正电荷还可以屏蔽、中和S某些部位的负电荷，或变化酶蛋白的电荷分布,以利于和S结合，使酶促反映得以顺利进行。（5）金属离子起到传递电子的作用,使酶促反映有控制地分步进

10、行。 五1.金属离子透过细胞膜的途径分哪几种形式？试比较它们的异同点。简朴扩散 载体转运积极转运2. 简述 Na的生物功能。保持神经肌肉应激性 维持体液渗入压 维持体液酸碱平衡3简述钙的一般生物功能。钙的调节肌肉活动机能 钙和神经传递作用 钙和细胞分泌有关.钙和血液凝固 钙化作用4 简要阐明Ca2+肩负“信使”功能的机理Ca2+作为信使，通过与CaM结合,将信息传递给受体CaM,CM进一步通过对多种酶的激活和控制作用，调节活细胞内多种生物化学过程。(全的）当细胞膜受到激素或神经脉冲刺激时,细胞膜上的Ca2+通道打开，细胞膜对a+的通透性临时增长,使Ca2+大量内流,作为一种信息,Ca在细胞内的

11、浓度达到1-6-0-5ml.L-1时，形成C+和CM的复合物,使M得以活化,活化后的Ca既可影响cAMP的合成，也可影响AMP的分解，同步,启动钙泵，胞内Ca2+排除体外或被亚细胞器吸取，重新降至稳态水平,此时，CaM释放结合的a2，回流无活性状态,致使环腺苷环化酶和磷酸二酯酶失活，cAM的合成和分解反映即告终结。因而,C+启动的反映也就停止了。 Ca2+对神经和肌肉兴奋性以及其他许多生理功能的控制都是通过这种“信使”作用而完毕的,其中重要的受体蛋白是C。 六. 生物金属中的过渡元素在生物体内肩负重要的生物功能，试从无机化学的角度探讨其因素。(1)过渡金属元素有d轨道，在配位场的影响下，d轨道

12、发生能级分裂，产生晶体场稳定化能 ,形成配合物后,体系能量减少，有助于配位反映的进行。(2) 生命过渡金属离子具有未布满的d电子层，易形成内轨型配合物，增长了配合物的稳定性。(3) 与第四周期的主族金属离子相比，生物过渡金属离子有较小的半径，因而，它们在形成配合物时在一定限度上容易形成共价键。 (4） 过渡金属大多具有可变的氧化数。(1)F2+和Fe3+，Cu+ 和+之间比较容易实现互相转化。因此，生物体内肩负电子传递功能和参与氧化还原反映的是铁离子和铜离子,特别是铁离子，与氧化还原过程的酶重要是含铁的金属酶。 (2)锌是唯一具有恒定氧化态的元素。因此，它具有特殊的性质,它不直接参与体内的氧化

13、还原过程,而是构成另一类的金属酶催化水解反映的金属酶。 . 简述生物体内铁以配合物形式存在的生物学意义。(1) 形成配合物可以大大提高铁的催化功能 在水溶液中,水合铁离子具有催化过氧化氢分解的作用。但是,在水分子配位的环境中,铁离子的催化效率很低， 当形成铁卟啉时,其催化效率可提高1000倍以上。而当卟啉再进一步与蛋白质结合成金属酶时,其催化效率可又成百万倍的提高。(2） 生物体内不容许游离铁离子存在e+在体内如呈游离状态，很容易形成沉淀。Ksp(e(H)3）=10-3, 人体血液pH7OH-1-7ml.L-1 则形成e（H)3 所需e3+=KspOH311l.L- 很小很小体内游离态铁离子过

14、多，引起病变。3. 讨论血红蛋白分子在构造上能保证二价铁离子与氧气之间发生氧合而不发生氧化作用的因素。血红蛋白的四个亚基中的血红素辅基,均处在折叠肽链的包围中,这些肽链片断重要是由含疏水侧链的氨基酸构成,它们和卟啉环上的疏水基团形成疏水键，从而在Fe2+周边导致一种疏水环境,使Fe2+不受氧化，此外,Fe+的第五配位体组氨酸对避免F2+氧化起重要作用,由于组氨酸有带正电荷的碱基,多余的正电荷克制了反位方向上Fe2+与间的电子转移。4.谈谈一氧化碳中毒的因素。 Hb除能与O结合外，也能与小分子C、NO结合，由于O与血红素中的Fe2+结合，使H失去了携带氧的能力(如：煤气中毒)，导致缺氧状态，甚至

15、死亡,高压氧可使bC HO2，故可用于治疗O中毒，还可以注射亚甲基蓝（1H1N3Cl）,它与CO结合力不小于CO与血红蛋白结合力从而使H恢复载氧功能5血红蛋白和细胞色素都具有铁离子和卟啉环,这两类物质中铁离子起的作用有什么不同？()形成配合物,是血红蛋白的一部分()铁离子是传递电子的作用6处在呼吸链末端的细胞色素a3与其他细胞色素在构造和功能上有什么不同? 细胞色素a、等与同样,其铁离子都与卟啉环和蛋白质结合,是六配位的，因此它们不能再与氧结合。但是细胞色素a3的铁离子是五配位的，还保存有一种配位位置，因此，它既能传递电子，又能与氧结合,这种结合形式和功能的统一是细胞色素a位于整个呼吸链末端的

16、因素，细胞色素a3还可以与C-或O结合,使电子无法传递给氧,导致整个呼吸链的电子传递无法进行究竟。7 试述锌的生物化学效应。(1）酶学效应 巳知锌与200多种酶的构造及功能密切有关。锌在金属酶中有几项公认的功能，涉及催化、构造和调节作用。在金属酶中锌结合在催化的酶蛋白上，发挥催化功能,将锌清除后能使酶的活性下降甚至消失。但一般不会导致酶蛋白的变构或变性,故再加入合适的锌离子便可迅速恢复其催化功能，锌一般能稳定酶蛋白的四级构造。(） 调节细胞的分化和基因体现 锌是核酸的丰富组分，能稳定A、DNA和核糖体的构造,核酸合成和降解的核心酶是锌依赖酶，广泛地参与核酸和蛋白质的代谢，调节细胞的分化和基因体

17、现，影响细胞复制等基本生命过程。锌可通过键合DNA骨架链上的磷酸基团和核苷的碱基而稳定双螺旋构造，锌缺少时干扰正常染色体的重组和基因的体现，影响细胞的分裂和分化。(3）影响激素的分泌和保存 锌在激素的产生、储存和分泌中起作用，对激素受体的效能和靶细胞的反映产生重要的作用。锌与生长激素、甲状腺素、胰岛素等均有一定关系。（4）维持细胞膜构造和功能 锌是构成生物膜脂蛋白成分，能与细胞膜磷酯中磷酸根和蛋白质中巯基构成牢固复合物,从而维持细胞膜稳定，减少毒素吸取和组织损伤，对屏障功能、转运功能和受体结合均有影响。(5） 参与机体免疫过程 锌直接参与细胞免疫和体液免疫过程。锌是体内许多酶的组分,缺锌导致淋

18、巴细胞对多种抗原的增殖反映减少。（6)对机体营养和生长发育的作用 锌参与核酸和蛋白质的合成,能刺激淋巴细胞分裂和加快创伤愈合；锌参与维生素A 还原酶及视黄醛结合蛋白的合成,锌缺少时人和动物血中维生素A减少。锌直接影响维生素A的代谢,从而间接影响骨的钙化;维生在增进肠道黏膜吸取钙的环节上必须有锌的参与；锌对妊娠和分娩有很大的影响,并且与胎儿的生长缓慢、神经系统发育缓慢、先天畸形、免疫力下降有密切关系。8.CuZn-SOD的生物功能是什么?试讨论该酶的一级构造的特性。()催化超氧化物阴离子自由基（O)发生歧化反映9 简朴讨论在CuZnSOD中,金属辅基对酶的生物功能的影响。1 .稳定蛋白质构造一般

19、酶蛋白质分子在受到外界多种物理化学因素如高温、H值、电离辐射等的影响，构造常遭到破坏。然而,S,特别是牛红细胞CuZnSOD,与一般酶相比，在承受上述因素的袭击时体现出异常的稳定。这种稳定性重要来源于金属辅基的存在。2 . 发挥催化功能u2+对CuZnSOD的催化活性有直接关系。用一系列金属离子取代后酶活性的研究表白,某些二价金属离子如：Co2+和Hg，可以取代Zn2而起作用，但是没有任何一种金属可以取代2而起恢复酶活性的作用。七 谷胱苷肽过氧化物酶在人体内的重要生物功能是什么?它的生物功能的发挥与维生素有什么关系？GSH-PX和维生素E抗氧化作用的关系：实验证明:两者在抗脂质过氧化物中体现出

20、明显的协同效应。 在抗脂质过氧化物中，维生素可以减少过氧化物的形成或结合于生物膜上,保护膜免受自由基攻打与过氧化物损伤，而硒通过- PX催化过氧化物的破坏，避免有害自由基的形成及对不饱和脂肪酸的攻打。其不可分割的联系在于:含硒GS-X分解过氧化物,制止其生成能引起膜脂质过氧化的羟基自由基O和单线态氧O2，而维生素E制止膜脂质过氧化链式反映，减少了过氧化物的生成。因而它们之间体现 出“互相节省”效应。 互相接省效应: 如果体内维生素E局限性,就会产生并积累大量的H2O2和ROH，与此相应,也就需要大量的S-P，相反，若体内维生素E适量，则ROOH的产生也就减少，自然GH- X 的需要量相应减少。

21、2 简述硒的抗癌作用机制。 通过抗氧化作用，清除自由基,保护细胞膜的功能与构造。 硒与致癌剂互相竞争。 变化细胞代谢,使致癌物对DA损伤效应减轻。 克制细胞内蛋氨酸和蛋白质的合成,减少癌细胞的增殖速度。 硒对前列腺素合成的影响,后者在肿瘤发生或调节中起重要作用。 硒能选择性地克制肿瘤细胞增殖蛋白的合成和A复制，从而达到抑癌作用。 3 . 如何结识硒的营养学意义? 人类硒缺少重要是由于饮食中硒元素相对或绝对缺少所致,而胰腺功能低下可减少硒的吸取。缺硒可引起克山病、大骨节病等地方病,也可引起免疫功能低下而易发生感染。条件性（继发性）硒缺少可发生于多种癌症病人。4 简述硒的生理功能。(1）.参与酶的

22、催化反映 硒蛋白作为哺乳动物酶系统的基本成分，促使正常代谢过程中产生的有毒过氧化物的分解,避免其堆积,进而保护细胞中重要的膜构造不受损害；直接参与膜磷脂过氧化物的还原,从而达到保护生物膜的目的。（2）增强机体免疫力 硒能增进淋巴细胞产生抗体，使血液免疫球蛋白水平增高或维持正常，增强机体对疫苗或其她抗原产生抗体的能力。().参与阻断自由基反映 脂质过氧化物(LP)是机体自由基反映的重要产物,并且LO能导致生物膜损害。GSHPX和PHG是人体内阻断自由基反映，清除其反映产生的有毒产物PO的重要物质,而硒是GSH-PX 和PH-P的活性成分。 (4).硒是体内拮抗有毒物质的保护剂 硒在人和动物体内能

23、保护组织免于有毒物质的侵害,对机体中的有害金属元素起拮抗作用。大量研究表白，硒可以拮抗许多有害金属元素的毒性。 （5)抗癌作用 硒的抗癌作用表目前如下几种方面：克制癌细胞生长及其DNA、RNA和蛋白质的合成,克制癌基因的转录。干扰致癌物质的代谢。某些致癌物质必须在体内代谢为中间产物后才具致癌性,硒可使催化中间代谢产物生成的酶活性减少，使清除中间产物的酶活性增长抗氧化作用。机体在代谢过程中产生大量自由基，这些自由基可启动生物膜的脂质过氧化反映，使膜的构造和功能遭到破坏而有助于癌变。硒是GSHPX和PHGPX的必需成分,这两种酶均具有很强的抗氧化作用，可以清除自由基，使生物膜免受损伤。对免疫系统的

24、影响。硒能提高机体的免疫功能,增强机体的抗癌能力。 八.稀土离子作为生物大分子的离子探针的功能是什么？（1.） 探测Ca2+、Mg2+等在生物大分子上的键合位置 Britn曾对40种蛋白质分子进行系统研究,发现其中36种蛋白质与钙的互相作用，可用离子探针加以研究，并得到如下一般性结识（1）蛋白质中的钙可分为两大类,即“构造钙”和“功能钙”;(2)钙在蛋白质中的配位数一般为6-;(3)钙离子呈现出亲氧而不亲氮，即属于硬酸性离子;(4）当结合部位有芳香生色基团时，由于发生生色团到L3的 非辐射能量跃迁，可以浮现特性性的荧光极大加强。（2）. 稀土离子自身与生物分子的键合部位和键合伙用 稀土离子除了

25、可以置换Ca2+外，往往尚有此外的键合位置。2. 在生物体内，稀土离子对Ca2+，g的生物化学过程有什么影响？ 由于稀土离子比钙、镁多一种正电荷,因而取代之后生成的配合物更加稳定。这种变化对酶催化反映的影响既可激活,又可克制。如Ln3+可以激活胰蛋白酶朊转化为胰蛋白酶但却抑止葡萄糖菌酶的活化。L+对凝血酶朊,在低浓度下起激活作用,在高浓度下则起克制作用。C2在生物体内的重要功能与肌肉和神经组织的兴奋有关, 3+进入机体后,可以和 Ca2+竞争结合点,进而引起机能的变化。 例:稀土离子对 人体的肌肉和骨骼的机械弹性产生“克制效应”。使肌肉组织的骤然收缩时间长，收缩张力变小,这是由于L3 +与肌浆

26、a+竞争而引起的。如Sm+的离子半径与a2+几乎相等，因而它具有最大的“克制效应”。其他n3+的半径不小于或不不小于Ca+的半径，其“克制效应”迅速削弱，这表白在肌肉组织的肌钙蛋白质中，钙的结合部位对稀土离子的选择是十分严格的。3.讨论稀土元素有哪些方面的药用功能?()稀土元素化合物具有抗炎作用。 稀土元素化合物的抗炎作用，是由于三价稀土离子与细胞磷脂有较强的亲和力，它能稳定在溶酶体上,通过稳定细胞膜及溶酶体膜，克制溶酶体的分泌，从而达到抗炎的目的。(2) 稀土化合物也是一类典型的抗凝血剂。 抗凝血剂是稀土离子与有机化合物形成的配合物。研究发现,稀土化合物的抗凝血性不仅与稀土阳离子有关,更重要

27、的还取决与阴离子。钛铁试剂、异烟酸和左旋糖酸等的稀土化合物的抗凝血性能较好。稀土的抗凝血作用是由于它能与凝血酶原肽链上的-羧基谷氨酸形成的配合物,致使配合物的构型发生变化,丧失继续与Ca结合的能力,从而中断了整个凝血过程。 （3）稀土元素与肿瘤的关系。稀土可以诱发肿瘤;稀土有抗肿瘤的作用 稀土元素与肿瘤的关系体现出截然相反的两种性质,很也许与配合物中稀土离子的种类有关,也与配体的性质有关。因而，通过认真选择稀土离子和与之相匹配的配位体，是很有但愿合成出具有抗肿瘤的稀土药物。(）稀土元素降血糖作用。稀土元素的一种明显的生理作用是降血糖,因此可以治疗糖尿病。稀土药物应用尚有诸多例子，如抗动脉硬化作

28、用。开发稀土新化合物，使稀土药物得到广泛的应用,仍然需要在治疗机理、积累、排泄、远期毒性等多方面开展大量的研究工作。总之。稀土的生理学作用是复杂的,上游许多问题需要摸索、解决。九 . 化学模拟生物过程有什么重要意义?请举例阐明？. 固氮微生物的钼铁固氮酶体系重要涉及哪些组分？它们的功能如何?钼固氮酶、钒固氮酶和只含铁的铁固氮酶。. 为避免人工合成铁卟啉载氧体的不可逆反映，可采用哪些措施?为了制止不可逆氧化过程的发生，人们从卟啉环构造，碱基配位体以及化学环境等各方面进行修饰。如：设计合成具有立体阻碍基团的卟啉合铁配合物,运用其空间位阻效应阻碍二聚体的形成。对卟啉环的修饰一般是在卟啉环平面的一侧引

29、入庞大的疏水性障碍基团，由于其空间位阻作用,两个吸氧配合物分子难互相靠拢，从而避免双分子不可逆氧化;由于疏水基团的屏蔽作用，避免了质子的攻打，则避免了单分子不可逆氧化,使吸氧配合物趋于稳定对碱基配位体的修饰一般常用吡啶和咪唑化合物。铁卟啉载体必须是五配位的、高自旋的亚铁配合物。而配位体的构造对配合物的构成也有直接影响的，例如对咪唑类配位体的研究成果表白,只有用阻碍基团取代的咪唑才干形成五配位的高自旋配合物。 刚性支撑 将容易发生二聚反映的卟啉合铁配合物 接在固定表面或高分子表面使两个铁原子不能接近，从而达到二聚体形成的目的此外，尚有化学环境修饰的措施。例如,采用不同的溶剂和H值;加入聚乙二醇、氯化钠等添加剂；近年来开展了有关远侧位置的立体效应、氢键等方面的模型研究