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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
中图分类号：O62 文献标识码：A
文章编号：1009-0118(2012)07-0207-02
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合物对DNA的切割和键合作用。实验表明，该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明，在H2O2存在条件下，Cr的配合物[Cr(bzimpy)2]+具有氧化切割DNA的活性，但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。
对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物，从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇，另外还有钼-硫醇等等的研究报道。
二、研究外界微量元素对机体的影响
(一)无机药物化学
无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中，顺铂药物目前仍在临床上使用，主要有四种铂配合物：顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来，人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物，与卡铂结构类似的有机锡化合物，以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面，从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来，人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手，所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外，在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向，因为原有的药物具有较高的毒副作用，且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面，合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向;另外，对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论，因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。
无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用，应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中，铝盐也是主要依赖的药物，含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中，尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理，所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。
放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用，使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面，如钡的造影剂。
(二)金属元素中毒的治疗
在外界的金属元素超过机体所需的浓度后，该元素就会对机体产生负面效应，引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂，使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物，然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件：1、水溶性，且在生理的pH条件下有足够的螯合能力;2、分子大小和结构必须合适;3、必须专一迅速结合金属元素;4、很容易从体内排出;5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子，EDTA螯合性虽然很强，却选择性不强，在排出有害的金属离子的同时，同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁，但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂，因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。
三、生物无机化学的发展趋势
生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。
对蛋白质分子进行研究，研究其具有生物功能的原理。人类的基因仅有几万个，而蛋白质却有十几万种，这说明生命的复杂性需要从蛋白质上去解释。而目前已知的蛋白和酶约有1/3需要金属离子作为辅助因子才能发挥作用，所以阐明这些生物大分子的结构和生物功能非常重要。对核酸的研究。研究金属元素对核酸的序列、构型、区域的选择性识别调控是生物无机化学的一个主要热点。如现在发现许多锌脂蛋白对DNA或RNA有调控作用。对这方面的研究将对以后的无机药物产生重要的影响。
既然21世纪生命科学会是研究热点之一，那么与生命科学紧密联系的生物无机化学也必将因此得到极大的发展，因此也将为人类作出更大的贡献。
参考文献：
[1]洪茂椿,陈荣,梁文平.21世纪的无机化学[M].北京：科学出版社,2005.
[2]穆劲,康诗钊.高等无机化学[M].上海：华东理工大学出版社,2007.
[3]何凤娇.无机化学[M].北京：科学出版社,2006.
[4]孙为银.配位化学[M].北京：化学工业出版社,2004.
[5]曲平,何华,Liu Xuhui.铑配合物的抗肿瘤活性及其作用机制[J].化学通报,1999,(12)：1-11.
[6]刘海洋,刘兰英,张雷.锰(Ⅲ)Corrole配合物催化DNA氧化断裂[J].高等学校化学学报,2007,(9)：1628-1630.
[7]宋玉民,宋小利,栾尼娜.全反式维甲酸合钇(Ⅲ)配合物对DNA的切割和键合作用[J].无机化学学报,2005,(11)：1661-1668.
[8]杨频.我国生物无机化学的发展[J].化学通报,1999,(12)：1-11.
[9]黄开勋,刘琼,徐辉碧.硒蛋白的抗氧化性研究与第21个氨基酸的发现[J].无机化学学报,2008,(8)：1213-1218.
[10]聂晶,韩美娇,王科志.[Ru(phen)2dppz]2+二聚及对DNA键合性质的影响[J].高等学校化学学报,2007,(10)：1833-1835.
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不是只发生物理变化。在这个过程中，血红素分子的结构确实发生了化学变化，而不是仅仅发生物理变化。酸性丙酮法是一种常用的血红素提取方法，其原理是利用丙酮和盐酸的酸性条件，使得血红素分子的结构发生变化，从而溶于丙酮中，达到提取的目的。
我们是可做的 。/
甲壳素是白色或灰白色半透明片状固体，由于多糖链间氢键相连，导致甲壳素不溶于水、稀酸、稀碱或一般有机溶剂，但可溶于浓碱、浓盐酸、浓硫酸、浓磷酸和无水甲酸，同时主链发生降解。α-甲壳素是刚硬的结晶构造，在通常的溶剂中不溶。但β-甲壳素能在甲酸中完全溶解，另外由于它在各种溶剂中较易润胀，因此在化学改性中比α-甲壳素具有高得多的反应性。甲壳素经浓碱处理后生成壳聚糖。壳聚糖是白色或灰白色略有珍珠光泽的半透明片状固体，不溶于水和碱液，可溶于大多数稀酸。壳聚糖因有游离氨基的存在，反应活性比甲壳素强。 无论是甲壳素还是壳聚糖都具有相当好的吸水性，β-甲壳素比α-甲壳素吸水性好。吸湿性、保水性最好的是水溶性甲壳素。 甲壳素性质稳定，具有良好的生物可降解性和相容性，毒性极小(LD50=16g／kg)。甲壳素和壳聚糖在大多数微生物的作用下都容易生物降解，生成甲糖及低聚糖。在许多植物中已经发现甲壳素酶的存在，这些酶起着植物自我保护的作用。作为环境协调材料，甲壳素常被用作生物医用材料。能够生物降解的高分子总是被追求的对象，甲壳素已被认为是适合这些用途和要求的首选材料之一。 摘自 参考
甲克素是属氨基多糖类物质，从虾蟹壳里提取甲克素，经脱乙酰基后成为乙酰甲壳胺。可溶，可被人体吸收。有多种衍生物，无毒副作用，是人类食品添加剂。它是提高人体免疫功能等的天然物质。作用是：防龋。用在口香糖，漱口水，牙膏内使用。
：①原料预处理：首先将虾壳、蟹壳的肉质、污物等杂质去除，用水洗净，然后干燥；②酸浸：去除原料中无机盐。将预处理后的虾、蟹壳置于5％稀盐酸中室温下浸泡2h，然后过滤、水洗至中性；③消化：去除原料中蛋白质和脂肪。将酸浸后的虾、蟹壳置于10％的氢氧化钠溶液中煮沸2h，然后过滤、水洗至中性、干燥后即得甲壳素；④脱色：有3种方法，包括日晒脱色，保持微酸湿润条件下，在阳光紫外线作用下用空气中的氧气进行漂白；采用高锰酸钾、亚硫酸氢钠等进行氯化脱色；也可采用有机溶剂如丙酮抽提除去色泽⑤脱乙酰基：甲壳素脱乙酰基。将甲壳素置于45％－ 50％氢氧化钠溶液中在 100－ 110℃水解 4h，然后过滤、水洗至中性、干燥得到壳聚糖。
工业生产上 提取天然β-胡萝卜素的方法有三种：一是从植物中提取，二是从大面积养殖的岩藻中获取，三是利用微生物的发酵生产．
关于高二生物的这部分内容，我们有如下理解：胡萝卜素选萃取剂时，一切以“充分溶解”为目标就是，“胡萝卜素易溶于有机溶剂”所以选有机溶剂的原因所以，在有机溶剂中选择了最适合的石油醚也是这个道理为了“充分溶解”我们就要尽可能不让有机溶剂过快挥发，就是时间长才溶解多嘛！所以，石油醚沸点高被我们挑中就是这个道理，要的就是他沸点高不过快挥发！能够实现“充分溶解”至于楼主主提出的“担心胡萝卜素比石油醚先挥发走”问题，其实实验里已经解决你会注意到有一个冷凝管，已经可以满足使挥发掉的东西重新冷凝回来了所以呢石油醚就是最好的选择，记住根本目的就是“充分溶解”楼楼还有其他什么问题欢迎问我哈~希望楼楼看到后有所帮助
石油醚为有机溶剂，胡萝卜素可以溶解在有机溶剂中（微溶于乙醇，易溶于石油醚）。其次胡萝卜素的化学性质稳定。提取时要水浴加热，有些有机溶剂沸点低，用明火加热容易燃
胡萝卜素属于脂溶性色素，易溶于有机溶剂。它是常用的食用色素，广泛地用作食品、饮料的添加剂。胡萝卜块根因含有大量胡萝卜素而呈橙黄色。材料用具：胡萝卜块根，萃取剂（四氯化碳、醋酸乙酯或石油醚），研钵、铁架台、圆底烧瓶、水浴装置、酒精灯、天平、冷凝装置、漏斗、定性滤纸、培养皿等。1、材料处理 方法是.选取500 g新鲜的胡萝卜，用清水洗净，沥干、切成米粒大小的颗粒，然后在40 ℃的烘箱中烘干，用研钵研成胡萝卜干粉备用。2、萃取 把制备好的胡萝卜干粉放入圆底烧瓶中，加入200 mL萃取剂混匀，萃取20-30 min，3、过滤 在漏斗中放上定性滤纸，过滤萃取液，除去固体物质。4、浓缩干燥 将滤液用蒸馏装置进行蒸馏，蒸发掉萃取剂，得到浓缩的胡萝卜素提取液。将提取液倒入培养皿中，放入烘箱烘干。注意事项：烘干胡萝卜干粉时要控制好时间和温度，防止温度太高、干燥时间太长导致色素分解。有机溶剂（萃取剂）易挥发、易燃，注意实验安全，蒸馏时用冷凝装置对其回收。
花青素(anthocyan)，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，是花色苷水解而得的有颜色的苷元 。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同的PH 值条件下，花青素使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。已知花青素有20 多种，食物中重要的有6种，即天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素。自然状态的花青素都以糖苷形式存在，称为花色苷，很少有游离的花青素存在。花青素主要用于食品着色方面，也可用于染料、医药、化妆品等方面。目前已知的花青素的作用有：1、抗氧化花青素对人体而言，是一种很强的抗氧化剂，对人体的衰老有逐步预防和缓解的作用，蓝莓许多抗氧化生化活性都可与左旋维他命C相提并论，天然蓝莓萃取精华花青素的抗氧化性甚至能比维生素E高出50倍，比维生素C高出20倍。2、保护视力花青素可以促进视网膜细胞中的视紫质再生，预防近视，增进视力。乐睛视力营养素，就是专门为孩子研发的，富含花青素，对保护孩子视力是有很好的作用的。3、修复肌肤花青素通过对弹性蛋白酶和胶原蛋白酶的抑制使皮肤变得光滑而富有弹性，从内部和外部同时防止由于过度日晒所导致的皮肤损伤等等。4、抗癌症花青素能够有效清除人体自由基，长期口服适量的花青素，能够起到预防癌症的作用。5、防辐射花青素还具有抗辐射的作用，花青素颜色因PH值不同会发生变化，大部分花青素具有良好的光、热、PH值稳定性，对于白领或是长期处于日晒、电辐射环境中的人群，花青素的功效可是不可或缺的。6、改善睡眠花青素 (Anthocyanosides)具有深入细胞保护细胞膜不被自由基氧化的作用，具有强力抗氧化和抗过敏功能，能穿越血脑屏障，可保护脑神经不被氧化，能稳定脑组织功能，保护大脑不受有害化学物质和毒素的伤害。这一作用就证明了为什么人们服用了花青素 。
一般通常选用的是有机溶剂进行提取，会对原材料当中的花青素进行溶解过滤。主要来源于葡萄，桑葚，蓝莓，红橙，樱桃，草莓等等，可以应用到很多的领域方面，能够运用到农业方面，实用性非常的强。
花青素的常规提取方法是溶剂提取，选择甲醇、乙醇、丙酮、水或者混合溶剂等。为了防止提取过程中非酰基化的花青素降解，常在提取溶剂中加入一定浓度的盐酸或者甲酸，对于提取物中可能含有脂溶性成分的样品，需采用有机溶剂如正己烷、石油醚、乙醚等进行萃取。花青素又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，是花色苷水解而得的有颜色的苷元。水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关。在植物细胞液泡不同的PH值条件下，花青素使花瓣呈现五彩缤纷的颜色。自然状态的花青素都以糖苷形式存在，称为花色苷，很少有游离的花青素存在。花青素主要用于食品着色方面，也可用于染料、化妆品等方面。
花青素，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，是花色苷水解而得的有颜色的苷元，水果、蔬菜、花卉中的主要呈色物质大部分与之有关，在植物细胞液泡不同的ph值条件下，花青素使花瓣呈现五彩缤纷的颜色，已知花青素有20多种，食物中重要的有6种，即天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素，自然状态的花青素都以糖苷形式存在，称为花色苷，很少有游离的花青素存在，随着科技的发展,人们对口服饮料的安全性越来越重视，天然材料的开发利用已成为口服饮料发展使用的总趋势，而花青素作为营养强化剂，在口服饮料中的应用也越来越广泛。
花青素属于生物类黄酮物质，而黄酮物质最主要的生理活性功能是自由基清除能力和抗氧化能力，在口服饮料中花青素作为营养强化剂，受到广泛使用，现有的提取花青素的原料中，花青素的含量有限，花费大量的原料只能提取少量的花青素，这不但增加了花青素的提取成本还严重影响了花青素的产量，现有的花青素产量已经不能满足口服饮料对花青素的需求。
提取方法：
步骤一：花瓣打碎，先使用流动水对重瓣红玫瑰花进行清洗，然后将清洗后的重瓣红玫瑰花放入打碎机中进行打碎；
步骤二：萃取，向打碎机中添加蔗糖，然后使用打碎机继续对重瓣红玫瑰花进行打碎，当蔗糖完全溶解后得到混合溶液；
步骤三：过滤，对混合溶液进行过滤，过滤可以得到固体和溶液，得到的溶液即为花青素半成品；
步骤四：防腐处理，先在花青素半成品中添加柠檬酸，然后再对花青素半成品进行巴氏杀菌，得到花青素成品；
步骤五：包装，将花青素成品装入包装桶中，并将其放入仓库。
以上所述重瓣红玫瑰花为刚采摘下来的新鲜重瓣红玫瑰花花瓣。
香豆素类化合物具有内酯环结构，碱性条件下可水解开环，生成顺式邻羟基桂皮酸的盐溶于水，在酸性条件下又闭环恢复为内酯环结构。但如果遇碱液长时间加热，开环结构将遭到破坏，异构化为反式邻羟基桂皮酸衍生物，此时，再也不可能环合为内酯。因此在提取香豆素时，要注意温度的控制、加热时间的长短且碱度不宜过高。
原理：利用混合物中各组分酸碱性差异而进行分离。注意事项提取过程中料液比、浸提碱液pH值、浸提时间等条件都对提取率及纯度有影响。注意酸性或碱性的强度，与被加热分离成分接触的时间，加热温度和加热时间等，避免在剧烈条件下某些化合物结构发生变化或结构不能回复到原本存在于中药的状态。