引言在某些内陆的边远山区，过去常见一种发病率较高的地方病甲状腺肿大，研究发现是由于缺乏化学元素碘（I）所致。六十年代，在伊朗以谷物为主食的居民中发现了“侏儒症”病例，进一步的研究证明是由于化学元素锌（Zn）缺乏所致。日本神通川地区曾经有一种以骨痛为特征的疾病，被当地人称为“痛痛病”。调查发现是由于该地区水体中化学元素镉（Cd）的浓度严重超标所致。日本部分地区曾经还有一种“水俣(yu)病”，主要表现为手足麻木、听觉障碍、震颤及其情绪失常。研究发现是由于化学元素汞（Hg）中毒所造成的。20世纪50年代以来，痕量分析等新技术的出现，使人们认识到生命过程与无机化学也密切相关，打破了早期认为与生命化学都是有机化学的观点。20世纪70年代初开始形成了由无机化学和生物化学交叉、渗透而产生的生物无机化学(bioinorganicchemistry)。标志之一是1970年成立了国际生物无机化学协会并召开了国际生物无机化学研讨会。在1971年又出版了名为“BioinorganicChemistry”的学术刊物(1979年被更名为现在的“JournalofInorganicBiochemistry”杂志)。1概述1.2生物无机化学的主要研究方法：用各种物理化学方法直接研究生物体系中金属酶和金属蛋白等含金属物种的结构、功能及其作用机理；用模拟的方法来研究重要生物过程和生物大分子配合物的结构以及结构与功能之间的关系。包括活性中心的结构模拟、功能模拟以及利用基因突变等方法对原型化合物进行局部修改，从而观测修改对其结构、功能的影响等。2必需元素与有毒元素2.2生物必需元素的分类2.3生物体选择特定元素的基本规律：基本适应规则:这一规则认为被选择的元素在热力学上必须具备完成某种功能的能力。有效性和特异性规则:作为生物必需元素的金属离子还必须具备在酶或蛋白的特定结构中完成特定功能的能力。研究证实生物体系中金属酶、金属蛋白都具有特定的结构和功能,尤其是其活性中心的结构一般具有特定的扭曲畸变,而不同于简单配合物中金属离子周围的结构,而且正是因为这种特殊的扭曲畸变结构保证了金属酶和金属蛋白的特异性。2.4有毒元素(toxicelements)必需元素的量−效关系3金属酶3.2金属酶的分类3.3金属酶的作用3.4金属药物金属药物的分类DDP的作用机理1995年WHO对上百种治癌药物进行排名，顺铂的综合评价（疗效，市场等）位居第2。另据统计，在我国以顺铂为主或有顺铂参加配伍的化疗方案占所有化疗方案的70%～80％。尽管DDP作为抗肿瘤药物至今仍然使用，但它同时也有较严重的毒性和副作用。对DDP进行改良的研究一直在进行，几个代表性的该类配合物简述如下：卡铂：1，1－环丁二酸二胺合铂（II)Nedaplatin：顺式乙醇酸二氨合铂（II)乐铂：环丁烷乳酸盐二甲胺合铂（II)草酸铂异丙铂(Ipmplatin)化学名为:顺−异丙胺二氯−反式−二羟基合铂。是八面体构型的铂配合物,水溶性比顺铅高。异丙铂抗瘤谱比较广,主要用于肺癌、乳腺癌、淋巴肉瘤、白血病等的治疗。该药的肾毒性很低。对铂类化合物抗肿瘤活性的研究,总结出如下的构效关系:①中性配合物比配离子具有更高的抗肿瘤活性。②烷基伯胺或环烷基伯胺取代顺铂中的氨,可明显增加其治疗指数。③双齿配位体代替两个单齿配位体,一般可以增加其抗肿瘤活性。因为双齿配位体化合物不像单齿配位体化合物那样容易转变为反式配合物而失活。④取代的配位体要有足够快的水解速率,但也不能太快,以让配合物有足够的稳定性达到作用部位。⑤平面正方形和八面体构型的铂配合物抗肿瘤活性高于其它构型的铂配合物。在治疗类金属药物中除了顺铂类抗癌药物之外,还有可用于治疗类风湿性关节炎的一价金[Au(I)]配合物,包括注射用的硫代苹果酸−Au(I)配合物(a)和口服的三乙基膦和四−O−乙酰硫葡萄糖(b)两种不同配体的Au(I)配合物②诊断类药物：在实际临床中,对疾病及时、准确的发现和诊断非常重要。目前在临床上使用或正在进行试验的诊断类金属药物有利用钆[Gd(III)]配合物作为核磁共振成像时使用的造影剂(a)、作为心脏造影剂的含有放射性同位素99Tc的化合物(b)等。4IA及IIA金属的生物无机化学4.1离子泵和离子载体Na+/K+−ATP酶中除了Na+和K+离子的参与外,还需要Mg2+的激活,因此,也被称为Na+/K+/Mg2+−ATP酶。与Na+/K+−ATP酶相似的还有Ca2+−ATP酶,亦称钙泵(caiciumpump)。该酶是在Ca2+、Mg2+和K+离子的共同存在下ATP水解产生ADP和无机磷酸,利用ATP水解产生ADP和无机磷酸时释放的能量将2个Ca2+离子从细胞内运送到细胞外,从而使细胞内游离的Ca2+离子浓度维持在<10−4mmol∙L