金属离子在生物体的作用演讲稿课件

金属离子在生物体中的作用 参与生物体内的氧化还原过程 无机化学特别是配位学的理论用于生物化学问题的研究 使这两个学科相互渗透而形成了生物无机化学 人们已经分离 提纯了大量的金属蛋白 并对它们的结构 性质 活性之间的关系进行了十分详尽的研究 现在已经弄清了金属离子广泛存在于主物体之中 它们不仅存在于细胞液中 细胞膜上 而且存在核糖体上 在蛋白质和核酸之中 它们参与生物体内的物质运送 能量转换 信息传递 代谢调控等各种复杂的生化过程 以维持生命体系的一切正常活动 因此 从这个意义上来说 没有金属离子就没有生命 生物体系中包括十种必须的金属元素 MnMoCoCrVNiCdSnPbLi 参与生物体内的氧化还原过程 某些过渡金属离子具有可变的氧化数 他们作为酶的活性中心时可以与底物发生电子的交换作用 从而催化底物的氧化与还原 例如 Cu和Fe 血红蛋白和肌红蛋白 血蓝蛋白 它们都参与呼吸作用都是是氧载体 铁是各种细胞色素体 过氧化物酶的组成成分 它们都是含卟啉环结构的酶 铁氧化还原蛋白是一种相当重要的非高铁血红素蛋白复合体 常存在于绿色植物的叶绿体中 且为光活化叶绿素分子的最初的电子受体 铁 Fe 铁的生理功能是参与血红蛋白 肌红蛋白及多种含铁酶的合成 激发一些铁依赖酶的活性 通过血红蛋白 肌红蛋白运输至全身 细胞色素酶 过氧化物酶等含铁酶可参与组织呼吸 在三羧酸循环中 多种酶参与物质代谢过程 一些铁依赖酶对免疫系统有影响 人体中70 的铁分布于血液中 10 存在于肌肉中 其余存在于肝脏 骨髓和含铁的酶内 铁聚积过多可导致ROS增加 ROS利用其生物活性 与生物大分子反应 造成细胞的损害 当无蓝铜蛋白时 但同时铁也与自由基的消除有关 含铁的过氧化氢酶可消除HO及由此产生的有机过氧化物ROOH 保护细胞免受过氧化物损伤作用 因此过量或缺铁都会导致细胞凋亡 铜是人体必需的微量金属元素之一 在人体中的含量为0 0001 仅次于铁和锌而居第三位 具有固定的环境 可与蛋白质结合形成铜蛋白或含铜酶 参与生物体内的电子转移 氧的输送 底物的生物氧化还原反应 另外还有调节体内铁的吸收 血红蛋白合成以及形成皮肤 头发和眼睛的色素等功能 在生物体中起着十分重要的作用 铜 Cu 根据铜的分光性质和磁性质可以将它们分为三类 一类蓝铜蛋白 它们存在于细菌与高等植物之中 主要功能是作为电子递体 二类非蓝铜蛋白多为胺类和糖类的氧化酶 三类铜蛋白不同于前两类 此外 如血浆蓝铜铜蛋白 抗坏血酸氧化酶 细胞色素氧化酶 亚硝酸还原酶 漆酶等均为含有一 二 三类铜的混合型 每个亚单元中都含有两个铜离子 氧合前血蓝蛋白是无色的 说明脱氧血蓝蛋白中 铜是以Cu I 的形式存在 是反磁性的 氧合后呈蓝色 说明Cu I 转变成Cu II 铜离子在亚单元中配位的可能情况如下图 血蓝蛋白是由辅基Cu I 离子载氧的 每两个铜原子结合一个氧分子 其基本反应表示为 钼也存在于多种氧化还原酶中 在自然界的氮循环中 钼与硝酸盐的还原密切相关 在硝酸盐的还原过程中 钼由 5价上升为 6价氧化态 钼是一种抗癌元素 已知钼的生理功能在于通过各种钼酶的活性来实现 钼酶存在于所有生物体 几乎所有钼酶都含有钼辅助因子 通过氧化还原作用 积极参与钼酶的各种催化反应 人体的生化代谢过程有两种较重要的钼酶 黄嘌呤氧化酶与亚硫酸盐氧化酶 黄嘌呤氧化酶是核酸代谢分解的黄嘌呤氧化成尿酸的必需催化剂 主要催化黄嘌呤羟基化 并形成尿酸的反应 亚硫酸氧化酶是催化含硫氨基酸的分解代谢 使亚硫酸盐变成硫酸盐 钼 Mo 某些没有可变氧化态的金属的金属酶也可以催化生物体内讲解或氢转移反应 有时没有可变氧化态的金属离子对具有可变氧化态的金