配位化學(xué)在生物化學(xué)的應(yīng)用學(xué)術(shù)論文

1、配位化學(xué)在生物化學(xué)的應(yīng)用學(xué)術(shù)論文一、配位化學(xué)、生物配位化合物簡述1.1配位化學(xué)配位化學(xué)是在無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門重要化 學(xué)分支學(xué)科。1893年，werner創(chuàng)立了配位化學(xué)，從創(chuàng)立到 現(xiàn)在，經(jīng)過100多年的發(fā)展歷程，配位化學(xué)取得了長足的 發(fā)展，尤其在現(xiàn)代測試技術(shù)和量子力學(xué)理論技術(shù)應(yīng)用到其 中之后，配位化學(xué)更是獲得了飛速發(fā)展，無論是縱向還是 橫向上，配位化學(xué)都有了顯著的進(jìn)步。中心原子更加豐富, 由以前的過渡金屬、稀土金屬元素發(fā)展到主族及非金屬元 素;配體也從以前單純的有機(jī)分子或離子發(fā)展到氫、氮、氧、 二氧化碳等;研究內(nèi)容更加復(fù)雜深入，以前只是停留在研究 配合物的合成和結(jié)構(gòu)上，現(xiàn)在研究更加深入

2、，更注重研究 配合物功能和應(yīng)用；研究對象也有了顯著變化，之前只是研 究簡單的配合物，隨著技術(shù)的更加成熟，研究的配合物也 更加復(fù)雜。發(fā)展到現(xiàn)在，配位化學(xué)的發(fā)展已經(jīng)超出了無機(jī) 化學(xué)的范疇，逐漸獨立成一個二級化學(xué)學(xué)科，同時配位化 學(xué)在化學(xué)發(fā)展中還占據(jù)了重要地位，它既與化學(xué)中的分析 化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)等聯(lián) 系緊密，同時也與很多學(xué)科密不可分，例如：生命科學(xué)、 醫(yī)藥科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)等。配位化學(xué)發(fā)展到這個 狀態(tài)，對配位化學(xué)工作者既是一個挑戰(zhàn)，同時也是一個機(jī)遇，配位化學(xué)工作者應(yīng)該抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，為配位化學(xué) 的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。1. 2生物配位化學(xué)生物配位化合物就是生物體內(nèi)金屬

3、離子和生物配體形 成的配位化合物。生物配體主要包括蛋白質(zhì)、肽、核酸、 糖、糖蛋白及脂蛋白等大分子，也包括一些有機(jī)、無機(jī)離 子如有機(jī)酸根、碳酸氫根、磷酸氫根等，以及某些維生素 和激素小分子配位體。在廣義范圍內(nèi)，一氧化碳分子和氧 分子也是生物配位體。生物體內(nèi)的一些金屬離子，如果單 獨來看，這些金屬離子是沒有任何活性和功能的，但是一 旦與其他生物配體結(jié)合后，形成了生物配體，那么這個配 體就會根據(jù)不同的金屬離子、配位體、結(jié)合方式等的不同 表現(xiàn)出不同的活性和功能。金屬配合物在生物化學(xué)中以其 重要作用因而占有重要地位，并廣泛：存在生物體中，例 如各種各樣的酶，許多都是一些復(fù)雜的金屬配合物。酶的 作用非常大

4、，由于它的催化作用，使很多無法在實驗室中 完成的實驗，得以在生物體內(nèi)完成了。經(jīng)研究，生物體內(nèi) 的能量轉(zhuǎn)換、各種代謝、氧氣的輸送等過程也都與金屬配 合物有著密切的聯(lián)系。二、生物配位化合物在生物體內(nèi)的作用概述2. 1血紅素、葉綠素等都是生物體內(nèi)復(fù)雜的金屬配合物, 它們在生物體內(nèi)都發(fā)揮著重要作用。葉綠素是以mg2+為中 心的復(fù)雜配合物，在植物進(jìn)行光合作用時，葉綠素的作用 非常關(guān)鍵，它將植物吸收的二氧化碳和水經(jīng)過一些列的作 用合成為復(fù)雜的糖類，以供植物生長需要，這個過程實現(xiàn) 了太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。血紅素是以fe2+為中心的 復(fù)雜配合物，血紅素與有機(jī)大分子球蛋白相結(jié)合即為血紅 蛋白。2.2血紅蛋白

5、自身是藍(lán)色的，當(dāng)與大量氧結(jié)合時則呈現(xiàn) 鮮紅的顏色，如果氧含量低則呈現(xiàn)藍(lán)色，這也就解釋了靜 脈血顏色暗，動脈血顏色鮮艷的原因了，因為動脈含氧量 高，而靜脈含氧量低。血紅蛋白h20（暗色）+02血紅蛋白0 2（鮮紅色）+h20,這個平衡對氧氣的濃度很敏感。2.3在肺的部位，由于氧氣濃度較高，導(dǎo)致該平衡主要 向右傾斜，氧氣以血紅蛋白配合物的形式被紅血球吸收， 通過血液的傳送，輸送到各個細(xì)胞組織，以滿足各個組織 新陳代謝所學(xué)氧氣的需要。然而，c0或c n-這些分子或負(fù) 離子，它們會優(yōu)先與氧氣分子，它們與血紅蛋白會形成更 加穩(wěn)定的配合物，因此，血紅蛋白會跟加容易與這些分子 或負(fù)離子結(jié)合，這樣就會造成血液

6、對氧氣輸送量的不足， 從而導(dǎo)致各個細(xì)胞組織缺氧，阻礙了各組織的新陳代謝， 從而造成中毒現(xiàn)象，這也解釋了煤氣中毒和氤化物中毒的 原因。2.4除了上述兩種關(guān)鍵的生物配位化合物外，還有維生 素b 12、血清蛋白、固氮酶等都在生物體內(nèi)發(fā)揮著重要作 用。維生素b12是co的配合物，血清蛋白是cu和zn的配 合物，固氮酶是fe和mo的配合物。維生素b12是人體代 謝和生長所必需的維生素，血清單位起著重要的免疫作用, 固氮酶是植物固氮菌中的重要活性酶。正由于人們越來越 意識到這些生物配位化合物的重要性，世界各國對該領(lǐng)域 的研究力度也逐漸加大，深入探索生物配位化合物的組成、 結(jié)構(gòu)、性能和一些反映機(jī)理，并進(jìn)一步利用這些研究成果 研發(fā)出一些仿生手段，該領(lǐng)域研究已逐步受到關(guān)注和重視。2.5除了上述的這些方面，在醫(yī)療藥物方面，配合物也 逐漸顯現(xiàn)了它的優(yōu)勢，并已成功應(yīng)用臨床，取得了較好的 效果。例如：edta可以作為pb2+、hg2+等中毒的解毒劑； 順式p t (nh3)2c12也稱為順鉗，由于其在抗癌方面效果表 現(xiàn)較好，因此已用做治療癌癥的藥物。一段時間以來，人 們深入研究了生物配位化合物尤其是金屬配位化合物，主 要目的是為了透徹了解金屬配位化合物的作用機(jī)理和金屬 配位化合物生物體內(nèi)機(jī)能