摘要：我国生物无机化学的发展是建立在生物学与无机化学这两门学科的成熟发展基础之上的, 经过科学家多年以来的研究, 证明生物学与无机化学是能够相互交融、共同促进彼此发展的一门学科。我国生物无机化学主要应用在医学药学、环境科学、生物蛋白以及生物矿化等方面, 是一门发展前景极好的新型学科。
关键词：生物大分子; 无机化学; 生物化学;
生物学是研究自然界中的生物体的结构、功能以及发生和发展规律的一门学科, 而无机化学研究的是关于无机化合物的化学。将这两门学科加以结合就是生物无机化学, 它主要研究生物体内的各种化学元素和化合物对生物活性的影响。本文通过研究生物无机化学在医学领域治疗肿瘤、金属离子在生物蛋白中的作用和生物矿化等实践应用, 阐述我国生物无机化学的发展现状与前景。
1 医学中的生物无机化学
1.1 顺铂
科学家们经过不懈努力发现了顺铂的抗癌作用并且将其应用在了临床实践上治疗肿瘤, 这一研究打开了用金属配合物来治疗肿瘤的新的研究领域。顺铂的抗癌作用的化学基础是金属与细胞之间的相互作用。科学家用实验证明, 细胞外的金属配合物是穿越细胞膜才进入到细胞质中的, 金属离子首先和膜分子进行紧密结合。科学家通过实验证明了顺铂在和DPPC相结合的时候能够引起细胞膜的构象发生改变。
1.2 有机锡配合物
科学家们经过不懈努力发现了有机锡配合物具有抗癌活性并且将其进行了大量合成和筛选。北医大的天然药物与仿生药物以及上海药物研究所新药筛选两个国家重点实验室合作进行了有机锡配合物抗癌活性的筛选工作, 最早发现有机锡化合物及其配合物不仅对急性淋巴细胞白血病有极强的抗癌活性, 而且还对两类常见的白血病、鼻咽癌、肝癌、肺癌、结肠癌、胃癌、以及艾氏腹水癌等人类的癌症有显着的效果。通过一系列的研究发现有机锡配合物显示了有着高效的抗癌活性, 非常有潜能被开发为新一代的抗癌药物。
2 生物蛋白中的无机化学
现如今生物无机化学中最大的挑战就是对于大分子结构的非共价键结合的理解, 尤其是关于蛋白质和蛋白质之间的反应、蛋白质和配体之间的反应以及蛋白质与核酸之间的反应。关于非共价键问题的研究, 我国很多科学家的目光都主要集中在蛋白质折叠的理化性质上面, 而这其中关于金属的蛋白折叠是属于生物无机化学这一专业领域的, 金属的氧化还原反应和配体的取代反应是生物蛋白与无机化学之间最重要的两类反应。在生物医学领域, 阿尔采莫氏综合征、帕金森综合征、Ⅱ型糖尿病以及亨廷顿病等诸如此类的疾病都能够直接或间接反映出机体中相关蛋白质的折叠发生某些问题。
3 生物矿化作用
生物矿化作用是指生物大分子之间的相互作用所导致的生物矿物的形成过程。在广袤的自然界中, 生物大分子通过相互作用来形成生物矿物可以追溯到几十亿年之前。小到细菌和微生物, 大到动物和植物, 所有生物的体内都能够形成生物矿物。在我国关于生物矿化的研究是从2000年开始的, 科学家们通过X射线分析的方式, 以钠米一直到厘米的分级结构为出发点, 开始了对象牙的详细研究, 实验的结果证明象牙和人类的牙齿的在本质上是极为相似的, 都是由羟基磷灰石和胶原纤维组成的。科学家们近年来新合成许多两亲配体, 这些两亲配体既具有普通的两亲分子的一些结构特征, 又含有配体所特有的许多化学性质。生物的矿化作用是大自然赋予生物体的一种特殊的功能, 从中加以研究能够发现许多关于生物大分子的奥秘。
4 环境科学与生物无机化学
环境生物无机化学是一门与地球上人类的生存和生活紧密相关的学科。环境生物无机化学以环境与生物体之间的相互作用为出发点, 研究无机化学元素在生物环境中的存在方式、转化反应以及人类生活之间的密切关系。在我国, 关于环境科学与生物无机化学之间的研究工作重点集中于医学、农业等领域。在医学领域, 环境科学与生物无机化学重点研究铅、铬、碘、氟等元素, 因为这些元素能够引起一些地方性疾病如甲状腺肿大和一些心脑血管疾病等。环境科学与生物无机化学还重点研究铜、锌、砷、汞、镉、铅、铝和硒等元素, 因为这些金属元素有毒, 其毒性会严重影响人类的生命健康。在农业领域, 环境科学与生物无机化学重点研究锌、硼、锰、钼等影响作物生长的元素。还通过一些微量元素对农用稀土展开研究等。环境问题目前已成为全球重点关注的问题, 在生物无机化学这一领域的研究也不能避开关于环境问题的研究。
5 结束语
生物无机化学这一新型学科是研究关于无机物质与生物活性物质之间相互作用的一门学科。这门科学的研究领域非常广阔, 其研究对象的研究价值是不可估量的。无机化学元素不仅在维持生物大分子的结构上起着非常关键的作用, 而且还广泛涉及各种生物的生命过程之中。许多金属离子和微量元素等无机化学物质在生物学的生命科学中却有着非常重要的作用, 这些无机化学物质不仅是生物体内的重要组成成分, 而且还参与生物体内的各种蛋白质的合成和转化。现如今, 生物学中的生命科学已经走向了基因时代, 而生物学和无机化学这两门学科之间的紧密结合是我国科学不断向前发展的必然趋势。
参考文献
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