【正文】 換也難于失其再生 , Be(Ⅱ )也破壞 DNA的合成 , Be(Ⅱ )特別容易在細(xì)胞核內(nèi)積累 , 抑制核分裂能力 。 工業(yè)中有機(jī)鉛是一個(gè)重要的鉛來源 , 如汽油中的抗爆劑Et4Pb, 在體內(nèi)會(huì)分解為無機(jī) Pb(Ⅱ ), Pb(Ⅱ )不僅影響卟啉的代謝過程 , 而且還會(huì)在神經(jīng)組織中積累起來 , 傷害腦和神經(jīng) , 尤其影響兒童的智力發(fā)展 。 這是由于卟啉的代謝過程出現(xiàn)混亂造成的 。 由于 Cd2+半徑與 Ca2+ 半徑大小相近 , 能取代骨骼中的 Ca2+而引起骨痛病 ， 但是飲食的性質(zhì)可以影響鎘的吸收 , 當(dāng)飲食中鈣的含量低時(shí) , 在肝和腎中積累的鎘含量比 鈣含量 高 50%,鈣含量高時(shí) , 鎘吸收少 ， 說明鎘的代謝和鈣的代謝之間存在某種聯(lián)系 。 最嚴(yán)重的汞中毒病例發(fā)生在日本的水俁 , 被稱作 ” 水俁病” , 是因?yàn)楫?dāng)?shù)氐臐O民吃了含 CH3HgCl的魚 , 患上了這種病 。 RHgCl能和細(xì)胞膜作用 , 改變細(xì)胞膜的通透性 , 破壞血紅細(xì)胞 。 2. 汞中毒 汞具有較高的蒸氣壓 , 汞蒸氣能被肺吸收 , 溶解于血液中 , 然后進(jìn)入大腦 , 對(duì)中樞神經(jīng)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害 。 (b) 臵換了生物分子中必需的金屬離子 例： Be(Ⅱ )能臵換 Mg(Ⅱ ) 進(jìn)入激酶 , 但 Be(Ⅱ )不能使這些酶 具有生物活性 。 維生素 B12 ， B12輔酶 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 8. 痕量金屬元素 Co2+ B12和 B12輔酶可參與多種重要的新陳代謝 ， 具有多種生理功能 ，如參與蛋白質(zhì)的合成 ， 葉酸的儲(chǔ)存 ， 以及硫醇酶的活化 ， 其主要功能是促使紅細(xì)胞成熟 ， 缺少 B12， 血液中會(huì)出現(xiàn)一種沒有細(xì)胞核的巨紅細(xì)胞 ， 引起惡性貧血癥 。 B12 是一種反磁性的Co的配合物 。 (c) 銅藍(lán)蛋白 B12目前已知唯一含 Co的生物分子 , 是唯一含金屬離子的維生素 。 牛超氧化物歧化酶 Cu與 Zn的結(jié)合部位 Cu2Zn2SOD活性部位的喇叭筒結(jié)構(gòu) 喇叭筒結(jié)構(gòu)可使 SOD能夠高效率地清除氧自由基 血漿中 90－ 95％ 的銅結(jié)合在銅藍(lán)蛋白中 ， 這是一種藍(lán)色的蛋白質(zhì) ， 分子量為 151000， 每個(gè)分子中含有 8個(gè)銅原子 ， 4個(gè)為Cu(Ⅰ ), 四個(gè)為 Cu(Ⅱ )， 藍(lán)色來源于 Cu(Ⅱ )。每個(gè)分子含 120個(gè)亞單元，有著特征的深藍(lán)色， O2分子結(jié)合在兩個(gè) Cu+上。 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 7. 微量金屬元素 Cu2+ (a) 血藍(lán)蛋白 血藍(lán)蛋白在某些動(dòng)物的血液中是載氧體，比如蝸牛 , 章魚 ,螃蟹等。 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 6. 微量金屬元素 Zn2+ 銅在人體中的含量為 100－ 150mg, 主要作用是進(jìn)行氧化還原反應(yīng) 。 (2) Zn2+可以促進(jìn)創(chuàng)口愈合 ， 可以將視網(wǎng)膜固定在脈絡(luò)膜上 。 紅細(xì)胞中的鋅主要在碳酸酐酶中 。正常人如攝入超過 800μg/d硒有產(chǎn)生中毒的危險(xiǎn)。而 含硒的谷胱甘肽過氧化物酶 可使脂質(zhì)過氧化物分解，從而保護(hù)了心肌細(xì)胞膜的完整。 患克山病而半身癱瘓的彝族兒童 克山病患者主要病變?cè)谛募?，由于心肌?xì)胞受損，心臟收縮能力減弱，最終導(dǎo)致心力衰竭而死亡。 細(xì)胞色素 C 唯一可溶的細(xì)胞色素，最典型的氧化還原蛋白酶，在呼吸鏈的細(xì)胞色素還原酶和細(xì)胞色素氧化酶之間傳遞電子。 Y pH值有較大影響 肌紅蛋白為單體蛋白 ,沒有合作效應(yīng) ,氧合程度與氧分壓之間具有正常關(guān)系，氧合曲線呈拋物線形。 曲線中部較陡 ：在 P(O2)變化不大情況下，也能保證血液流經(jīng)組織時(shí)，釋放出足夠的氧氣以供組織需要。 細(xì)胞組織中氧分壓為 40mmHg, 又低于動(dòng)脈血氧的分壓 ， 血液循環(huán)所帶來的氧可以釋放到組織中去 ， 起輸送氧氣的作用 。 I. 保護(hù)血紅素基團(tuán)中 Fe(Ⅱ )不被氧化到 Fe(Ⅲ ) Hb和 Mb中蛋白質(zhì)鏈的功能 II. 保證肌紅蛋白和血紅蛋白的可溶性 III. 降低血紅素對(duì) CO的親和力 血紅蛋白和肌紅蛋白的功能 血紅蛋白：負(fù)責(zé)輸送 ， 從肺部攝取 O2然后通過血液循環(huán)將 O2 (Hb) 輸送到各組織中去； 肌紅蛋白：負(fù)責(zé)貯存 ， 從血紅蛋白處接受氧氣 ， 和肌紅蛋白結(jié) (Mb) 合的氧氣被貯存 ， 以供細(xì)胞呼吸所用 。 亞單元之間不存在共價(jià)鍵。 人體 Mb含 152個(gè)氨基酸，巨頭鯨含 153個(gè)氨基酸 , 但二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)是類似的，由八段 α－螺旋和一些非螺旋松散肽鏈折疊纏繞而成特殊的空間構(gòu)象。 分子量約為 17000，肽鏈上的組氨酸殘基的咪唑側(cè)鏈和血紅素基團(tuán)中的 Fe(Ⅱ )配位 ，使兩者連接在一起 。 Hb和 Mb: 血紅素 (heme)為活性中心的金屬蛋白 血紅素 : Fe(Ⅱ )和卟啉形成的金屬卟啉配合物 Hb和 Mb的結(jié)構(gòu) 血紅素 卟啉 高自旋亞鐵脫氧 低自旋正鐵氧合 FeN 218pm FeN 201pm 血紅蛋白血紅素 以 Fe(Ⅱ )為中心離子的蛋白質(zhì)配合物 。 主要功能 ：運(yùn)輸和呼吸 O2和 CO2， 人體肺部吸入的 O2約有 98％ 是由紅細(xì)胞中的 Hb運(yùn)送到全身的組織中去 ， 其余 2％ 溶解在血液中 。 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 4. 微量金屬元素 Fe2+ 血紅蛋白、肌紅蛋白、細(xì)胞色素 P450酶、細(xì)胞色素 c (a) 血紅蛋白 (Hb)和肌紅蛋白 (Mb) 血紅蛋白 (Hemoglobin Hb)： 血液中紅細(xì)胞的主要成分 ， 在成熟的紅細(xì)胞中 ， Hb占濕重的 32％ ， 干重的 97％ 。 葉綠素 a： Mg2+ 的大環(huán)化合物 , 能吸收可見光區(qū)的紅光和藍(lán)至近紫外光 , 為光合作用提供能量。 Mg2+傾向于與磷酸根結(jié)合 , 所以 Mg2+對(duì)于 DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)生物 合成是不可缺少的 。L1 鈣也是依靠金屬泵機(jī)制維持這種濃度分布的 ， 這種濃度分布可防止碳酸鹽和磷酸鹽在細(xì)胞內(nèi)沉淀 。L1 離子泵的機(jī)制 離子泵的運(yùn)行機(jī)理 ATP ： 三磷酸腺苷 Na+ 內(nèi) 外 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 2. 宏量金屬元素 Ca2+ Ca2+在細(xì)胞內(nèi)的濃度 : 105mol1L1 細(xì)胞外部： [Na+]： 152 103 mol Na+, K+在細(xì)胞內(nèi)外分布不均勻 細(xì)胞內(nèi)部： [K+]： 154 103 molL1 主要功能： 某些內(nèi)部酶的輔基 ， 起激活酶的作用 。 K+： 半徑比 Na+大 ， 電荷密度較低 ， 擴(kuò)散通過脂質(zhì)蛋白細(xì)胞膜 時(shí)幾乎與水一樣容易 。 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 金屬離子在生命體中的作用 宏量金屬元素： Na, K, Ca, Mg 微量金屬元素： Fe, Zn, Cu 超微量（痕量）金屬元素： Mn, Co, Mo, Ni, Cr, V, Cd, Sn, Pb, Li 第一節(jié) 金屬離子在生命體中的作用 1. 宏量金屬元素 Na+和 K+ Na+： 體液中濃度最大和交換最快的陽離子 血漿中 Na+濃度達(dá) 152 103 mol 在金屬激活酶中 , 金屬離子或金屬配合物與蛋白質(zhì)肽鏈結(jié)合較弱 , 金屬離子是作為此類酶的輔因子起作用的 。 5b. 金屬激活酶 在生物體的眾多酶中 , 有一種需要由金屬離子或金屬配合物作為輔因子激活其生物活性 , 以實(shí)現(xiàn)其催化底物的生物反應(yīng)的功能 , 這一類酶稱為金屬激活酶 。 d. 結(jié)構(gòu)固定作用 金屬離子能固定酶蛋白的特定幾何構(gòu)象 , 以便于某一特定底物附著其上 , 這種結(jié)構(gòu)固定作用在肝醇脫氫酶中十分明顯 。 a. Lewis酸的作用 帶正電荷的金屬離子通過吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使底物局部顯正電性 , 從而使羧基或水分子易于對(duì)底物進(jìn)行親核攻擊 , 導(dǎo)致底物分子水解 , 如在許多水解酶 (羧肽酶 , 碳酸酐酶 )中Zn2+ 的作用 。 金屬激活酶雖然也需要金屬離子的參與才能表現(xiàn)出活性 , 但金屬離子與酶蛋白的結(jié)合并不牢固 。 金屬離子與酶蛋白的結(jié)合強(qiáng)度各不相同 , 根據(jù)強(qiáng)度差異 , 可分為 金屬酶 和 金屬激活酶 。 酶的催化作用具有高度專一性 , 即一種酶只作用于某一類或某一種特定的物質(zhì) (底物 ), 在現(xiàn)已知的 2022多種酶中 , 約有 1/3酶在行使其催化活性時(shí)需要金屬離子 。 它的催化效率比一般普通的無機(jī)有機(jī)催化劑高 713個(gè)數(shù)量級(jí) , 例 : 1mol Fe3+在 0186。 5. 金屬酶 金屬酶是一種以三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)大分子為配體的金屬配合物 , 它具有獨(dú)特的催化活性 , 是生物體中廣泛存在的生物催化劑 。 生物體中某些蛋白質(zhì)能夠在金屬離子的