《生物无机化学导论》

第一章 生物元素和生物配位体1

1-1 生物元素1

1.1.1 生物元素的分类1

1.1.2 最适营养浓度定律2

1.1.3 生物非金属元素3

1.1.4 闭壳层金属离子6

1.1.5 过渡金属离子11

1.1.6 稀土金属离子14

1-2 生物体中的重要化合物和特征配位体16

1.2.1 生物配体16

1.2.2 水分子和水相中的阴离子16

1.2.3 多糖类配位体18

1.2.4 氨基酸--多肽-蛋白质类配位体19

1.2.5 平面环状配位体28

1.2.6 维生素辅酶类配位体51

参考文献57

第二章 生物金属配合物及其配位化学基础61

2-1 生物金属配合物的构成以及热力学、动力学和光学性质61

2.1.1 生物金属配合物的生成及其稳定性61

2.1.2 金属配合物的反应动力学70

2-2 生物金属配合物的化学键、电子结构和配位场理论73

2.2.1 生物金属配合物的分子几何和化学键73

2.2.2 配位场理论基础74

2.2.3 双层点电荷配位场(DSCPCF)模型95

2.3.1 铜兰蛋白的配位化学分析99

2-3 金属离子同生物分子的作用及其光谱性质99

2.3.2 铁卟啉的配位化学分析102

2.3.3 维生素B12的配位化学分析106

2.3.4 人血清白蛋白铜输运过程的电子光谱及配位化学分析112

2.3.5 细胞色素c的光谱研究116

参考文献119

第三章 生物分子溶液状态结构的测定122

3-1 紫外-可见-近红外吸收光谱122

3.1.1 光谱的产生和选择定则122

3.1.2 电子吸收光谱的分类125

3.1.3 重叠吸收带按高斯(Gauss)误差曲线的解析132

3.1.4 振子强度测定原理及其应用133

3.1.5 重复扫描和时间扫描法研究反应动力学137

3.1.6 生物配合物电子吸收光谱的研究138

3-2 荧光光谱145

3.2.1 基本原理146

3.2.2 福斯特(Forster)偶极-偶极无辐射能量转移机理163

3-3 旋光光谱和磁圆二色谱167

3.3.1 基本原理167

3.3.2 测量方法172

3.3.3 应用实例174

3.3.4 科顿效应181

3-4 核磁共振谱182

3.4.1 基本原理182

3.4.2 利用磁共振加强效应测定顺磁离子与观察是距离以及生物大分子结合数和解离常数187

3.4.3 镧系离子作为核磁探针测定溶液中生物分子构象193

3-5 分子力学方法在研究生物分子和生物无机配合物构象中的应用209

3.5.1 分子力学原理概述209

3.5.2 分子力学力场211

3.5.3 分子力学计算方法215

3.5.4 分子力学计算的应用举例220

3-6 扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)230

3.6.1 概述230

3.6.2 基本原理231

3.6.3 实验方法238

3.6.4 数据分析241

3.6.5 应用244

参考文献250

第四章 生物金属的生物功能259

4-1 在生物氧化还原过程中过渡金属离子的作用259

4.1.1 含过渡金属离子辅基的蛋白质的生物功能259

4.1.2 在蛋白质功能中过渡金属离子的作用264

4.1.3 在含过渡金属离子蛋白质功能中肽的某些作用265

4-2 闭壳层生物金属的生物功能266

4.2.1 闭壳层金属离子在生物体系中的分布、状态和作用266

4.2.2 离子通过膜的输送机理267

4.2.3 钙离子在控制机理中的作用270

4.2.4 水解性金属酶中金属离子的生物功能271

4-3 DNA与金属离子的作用274

4.3.2 B型Cs-DNA的X射线衍射的研究275

4.3.1 铝离子与DNA的作用275

4.3.3 在Li+、Na+和Mn2+存在下，Cu2和DNA的作用276

4.3.4 金属离子手性探针识别DNA的二级结构276

4-4 生物化学中的稀土元素277

4.4.1 稀土的生物效应277

4.4.2 稀土的生物无机化学279

4.4.3 稀土与生命过程研究展望283

参考文献284

第五章 生物无机化学的应用286

5-1 生物金属离子在人体中的分布和控制286

5.1.1 生物金属离子在人体中的分布和控制286

5.1.2 金属离子同药物的作用294

5.1.3 合成的金属螯合物的使用298

5.1.4 生物无机化学在医学应用中需要研究的几个问题299

5-2 生物无机化学在农业上的应用299

5.2.1 农药300

5.2.2 微量元素肥料300

5.2.3 固氮酶的模拟302

5-3 生物无机化学在环境科学中的应用303

5.3.1 环境中金属离子的地质循环和特征循环303

5.3.2 环境中金属离子进入人体后的病变305

5.3.3 污染的防治307

5-4 生物无机化学在仿生化学中的应用309

参考文献311

附录：一些名词的缩写313