生物无机化学大纲
生物无机化学简介
金属蛋白和金属酶：
蛋白质
简单蛋白
结合蛋白
(简单蛋白 + 非蛋白部分) 含金属离子
金属蛋白
血红蛋白(氧载体), 蓝铜蛋白和铁硫蛋白(电子传递体)。
金属酶是一类具有特殊催化功能的一类蛋白, 它是生物
体内十分温和条件下完成化学变化的催化剂, 酶催化的
特点是: 高效和高选择性.
20
21
22
载氧蛋白
2O2- + 2H+ H2O2 + O2
X-射线结构分析证实: Cu(II)的配体为4个组氨酸残基和水分子, 而Zn(II)离子由3个组氨酸和一个天冬氨酸残基配位, 形成变形四 面体, 其中, His-61的咪唑基是Cu(II)和Zn(II)的桥联配体. 采用取 代活性中心离子的实验方法证实: Cu(II)离子是催化中心, Zn(II) 离子只起次要的结构作用.
5. 研究金属离子与生物配体所形成的配合物, 或人工合成某些模拟化合物, 揭示结构, 性质 与生物功能之间的关系.
2
生物配体: 在生物体中可与金属离子形成具有一 定生物活性的分子或离子的物质称为生物配体. 它大体上包括下列三类:
1). 简单酸根离子, 如: Cl-, HCO3-, HPO42-等. 2). 简单分子, 如水, 氧, 羧酸, 碳水化合物及其衍
生物. 3). 复杂的生物大分子, 如: 氨基酸, 卟啉,核苷酸,
蛋白质, 核酸等, 分子量可大可小, 配位原子 一般为N, S, O等. 主要为第二和第三类配体.
3
氨基酸、肽、蛋白质
组成蛋白质的基本单元是氨基酸， 不同的蛋白质分子 是由20多种－氨基酸构成的， －氨基酸可用如下通 式表示，不同的氨基酸只是R-取代基不同。
生物无机化学-1
铁卟啉 血红素
人工离子载体 模拟生物膜
③ 用化学方法再现生物功能 光合作用 —— 光解水制氧
固氮
—— 合成氨
艰难而意义重大
生物无机化学
一、概述 二、生命元素与生物配体
二、生物元素与生物配体
1. 生命元素
在自然界稳定存在的90余种元素，在生命体中已 被发现了60多种。
它们对生命体有怎样的影响，起什么样的作用？ 根据目前人类对它们的认识，分为四类： 1). 必需元素 2). 辅助营养元素 3). 沾染元素
① 生物离子探针 用大小相近、配位类型相似的金属离子来模拟 生物体内金属离子的状态和功能。 待测离子 光电磁惰性 探针离子 光电磁活性 可用谱学方法测试 Ca2+ Ln3+ (Pr3+, Nd3+)
Zn2+
Mg2+
Co2+
Mn2+
K+
Tl+
② 特征配体：
用简单的金属配合物模拟复杂的生物原型
CO2 +H2O
25º C, pH=7
k1
HCO3- + H+
k1=0.037s-1
加入CA
k1=4～6107s-1
提高了9个数量级，是目前已知酶效率最高的一个 反应。
随着微量分析技术的提高，无机元素的功能更多 地被发现，几乎渗透到生命过程的各个阶段。 研究特点：工作比较零散，发展初期，不系统。
HN
+
NH
..
His
蛋白质中的配位基团
－SH －S－CH3
Cys Met
蛋白质中的配位基团
-NH3+
酚 －OH 胍N
生物无机化学试验室安全知识大纲
天然药物化学实验室安全知识培训大纲进入天然药物化学实验室的研究生、本科生或外来工作人员，在进入实验室前应向各指导老师了解本实验室基本情况，掌握本实验室有关安全知识，懂得应急措施等。
在进入细胞培养室之前需经过培训以及负责老师许可；在使用本实验室的重要设施设备之前需按相关操作规程并经负责老师许可。
一、实验室基本情况及实验室工作基本要求进入实验室的人员：1、必须具备严谨的态度、良好的习惯和安全责任意识。
2、需向负责老师了解实验室基本情况（①性质、功能、运行情况；②潜在危险；③可能出现的最严重的安全问题）。
3、必须遵守实验室安全的有关规定。
4、参加有关部门组织的实验室安全教育及培训。
5、掌握灭火器、消防设备的使用方法和设置地点。
6、了解本实验室所在楼层和建筑的逃生及疏散路线。
7、离开实验室前，必须检查水、电、仪器设备、门、窗是否关闭。
8、发现楼内任何地方有可疑及危害安全的人、事、物等，必须立即向实验室负责老师反映，并做紧急处理。
9、保持实验室整洁有序、清洁卫生。
10、禁止在实验室留宿，禁止在实验室进食，禁止将废弃试剂、药品及浓酸、浓碱、易燃、易爆、有毒物品倒入下水道及垃圾道。
11、在实验室应穿实验服。
12、涉及传染性微生物的实验，应在符合生物安全等级的实验室、在指定师指导下进行。
二、实验室基本安全知识：1.实验室人员安全防护知识1）进入实验室前要先熟悉实验室的安全防护要求，实验室的常用灭火知识及工具，实验室所在楼层消防设备及逃生通道。
2）进入实验室要穿工作服、戴防护镜、手套等；夏天勿穿短裤及拖鞋。
3）禁止在实验室里抽烟、喝水、吃食物；禁止把无关人员带入实验室；禁止独自一个人在实验室里做危险性、安全隐患较大的实验。
2.实验室门窗安全知识实验室常开窗通风，拉好纱窗；开窗后注意窗台物品的稳定，以免吹落；门口不要堆积大量物品影响通道；最后离开实验室的人注意检查是否关好窗、锁好门。
3.实验室用水、用电安全知识用水时注意水压的变化；回流、蒸馏注意接口的牢固程度；加热回流反应不能过夜；不得在水槽中堆放物品，避免堵塞下水口；不得往下水道倒试剂、废液、废物等。
《无机化学》《有机化学》《分析化学》《生物化学》实验教学大纲
无机化学课程实验教学大纲一、课程基本信息开课单位：适用专业：课程名称：无机化学课程代码：课程类型：学分：4总学时：64 理论学时：48 实验（上机）学时： 16考核方式：考查先修课程：无后续课程：有机化学二、课程简介（一）课程性质和任务化学作为一门中心学科，在社会的进步和医学的发展过程中发挥的巨大的作用，无机化学是医学及护理学各专业的一门基础课，学好这门课是非常重要的，它可以为学习后续课程及从事医学研究工作打下必要的基础。
通过本课程的学习，使学生在中学化学学习的基础上较系统地掌握无机化学基础理论、基本知识、重要化合物的性质、实验技能和独立操作的能力，以期为学生今后课程的学习奠定基础。
由于当代科技的突飞猛进，知识更新不断加快，教师可在完成大纲基本要求的前提下，结合本专业的发展适当介绍相关研究领域的某些新理论、新进展，以供同学参考。
（二）课程目标本课程的教学基本要求是掌握普通化学的基本原理及与药学专业有关的无机化合物的知识，包括无机物的性质、组成和结构等。
通过对本课程的学习，使学生在中学化学学习的基础上较系统地掌握无机化学基础理论、基本知识、重要化合物的性质、实验技能和独立操作的能力，以达到为学生在今后课程的学习、工作和科研上奠定必要的基础。
三、实验学时安排说明根据本专业需要及教学大纲要求选做16学时的实验课。
四、实验教学内容及要求实验项目：一、常用仪器及实验基本操作实验学时：4学时实验目的：掌握一般光学仪器胶头滴管、移液管、量筒、托盘天平和容量瓶的使用方法；熟悉化学实验常用仪器；明确并遵守化学实验室的规则。
实验内容：胶头滴管的使用；托盘天平的使用；量筒的使用；移液管与吸量管的使用；容量瓶的使用；认识常用化学实验仪器。
实验报告及作业：写出粗盐提纯的结果；写出常用化学仪器使用的注意事项。
实验项目：二、溶液的配制与稀释实验学时：4学时实验目的：掌握各种浓度溶液的配置方法；练习台秤和量筒的使用；掌握溶液的配置与稀释方法。
化学中的生物无机化学知识点
化学中的生物无机化学知识点一、介绍生物无机化学是化学与生物学的交叉学科，研究化学在生物体内的应用及相关的生物化学过程。
本文将介绍几个重要的生物无机化学知识点。
二、生物无机离子1. 钠离子（Na+）和钾离子（K+）钠离子和钾离子是细胞内外的主要无机离子，维持细胞内外的离子平衡，调节细胞内外的渗透压，参与神经传导和肌肉收缩等生理功能。
2. 钙离子（Ca2+）钙离子是维持骨骼健康和骨代谢的关键离子，参与血液凝固、神经传递、肌肉收缩等生理过程。
3. 铁离子（Fe2+和Fe3+）铁离子是血红蛋白和肌红蛋白中的关键成分，参与氧气的运输和储存，是体内能量代谢的重要催化剂。
4. 锌离子（Zn2+）锌离子是近百个酶的辅助因子，参与体内各种物质的代谢、细胞分裂和免疫功能等。
三、生物无机化合物1. 水水是生物体内最重要的无机化合物，构成了生物体的主要组成部分，参与生物体内的代谢过程和维持生理平衡。
2. 磷酸磷酸在生物体内起着重要的催化、存储和能量转换的作用，是细胞内ATP（三磷酸腺苷）等重要物质的组成部分。
3. 含氮化合物生物体中的氨基酸、核苷酸和蛋白质等含氮化合物在生物体内具有重要的结构和功能作用。
四、生物矿物元素1. 钙（Ca）钙是骨骼和牙齿中最主要的矿物元素，对于维持骨骼的健康和生长发育至关重要。
2. 锌（Zn）锌是许多酶和蛋白质中的辅助成分，对于免疫系统的正常功能和维持皮肤的健康有重要影响。
3. 铜（Cu）铜是体内一些重要酶的组成部分，如铜锌超氧化物歧化酶，对维持生物体内氧化还原平衡具有重要作用。
4. 碘（I）碘是甲状腺激素的组成部分，对人体的正常生长和发育、代谢和神经系统的正常功能至关重要。
五、生物金属蛋白1. 血红蛋白和肌红蛋白血红蛋白和肌红蛋白是含有铁离子的生物金属蛋白，负责运输氧气和储存氧气。
2. 胰岛素胰岛素是含有锌离子的生物金属蛋白，调节血糖水平，参与糖代谢。
3. 细胞色素细胞色素是含有铁离子的生物金属蛋白，参与电子传递链中的电子转移。
《无机化学》教学大纲
5
2
第二章化学平衡
2.1 化学平衡常数：可逆反应；化学平衡定律；经验平衡常数与热力学平衡常数；转化率。
2.2 化学平衡常数和自由能变：等温方程；
化学平衡常数和标准自由能变。
2.3 化学平衡移动：压力、浓度对化学平衡的影响；
9.3制备：单质制备、氧化物的制备、各类钡盐制备
9.4离子的配位性；锂电池和锂离子电池
9.5专题：对角线规则；R-OH规则；离子性盐类溶解度的判断标准；盐类的热稳定性
4
3
第十章硼族元素、碳族元素
10.1硼族元素、碳族元素的通性：价层电子结构；性质递变规律
10.2硼族缺电子性及成键特征：AlCl3的二聚与缺电子性；BX3的成键特点与路易斯酸性；硼烷的成键特点及反应性；缺电子化合物的加和性
二、教学基本要求
较系统、全面地学习各族元素重要单质及其重要化合物的存在、制备、结构特点、性质及其规律性变化和重要应用。并在原理的指导下，了解化学变化中物质组成、结构和性质的关系，初步从宏观和微观的不同角度理解化学变化基本特征，掌握常见元素及化合物的酸碱性、氧化还原性、溶解性、热稳定性、配位能力等特性及典型反应。要求同学们，学会归纳总结，使知识系统化；接受初步科学研究素养的熏陶，培养良好的科研态度，培养自学、探究的能力，锻炼批判性思维，会运用所学过的理论知识提出问题、分析问题、解决问题。
12.4金属氧化物、金属硫化物
12.5钠硫蓄电池；锂硫电池
12.6专题：S2-、SO32-、S2O32-、SO42-的分析鉴定；酸性变化的一般规律（氢化物对应的水化物、含氧酸）；含氧酸的热稳定性及氧化还原性
生物无机化学(二)
生物无机化学（二）引言概述：生物无机化学（二）是一门研究生物体内无机物质的特性、作用及相关反应的学科。
本文将从五个大点的角度探讨生物无机化学的重要内容。
首先，我们将介绍生物体内的无机离子，包括其重要性、常见离子以及其在生命过程中的作用。
接着，将探讨生物体内的金属蛋白质，包括金属负载蛋白质、金属离子的结合方式以及金属离子的功能。
然后，我们将讨论金属酶的特性和功能，包括氧化还原酶、类铁酶和类铜酶等。
随后，我们将研究生物体内的无机物质的动力学过程，包括金属离子的吸附、解吸和转运。
最后，我们将总结整篇文章，强调生物无机化学的重要性和未来研究的方向。
正文：1. 生物体内的无机离子- 无机离子在生命过程中的重要作用- 常见的生物无机离子及其功能- 离子平衡与生物体的稳态调节- 离子通道和转运蛋白在离子平衡中的作用- 营养元素在生命过程中的作用2. 生物体内的金属蛋白质- 金属蛋白质的重要性及分类- 金属负载蛋白质的结构和功能- 金属离子的结合方式和选择性- 金属离子在蛋白质功能中的作用- 金属离子的催化功能和电子传递3. 金属酶的特性和功能- 氧化还原酶的基本原理和分类- 类铁酶和类铜酶的结构和催化机制- 金属酶在生物体内的作用和生理功能- 金属酶的调节和活性控制- 金属酶在生物医学和工业领域的应用4. 生物体内无机物质的动力学过程- 金属离子的吸附和解吸过程- 离子通道和转运蛋白在离子平衡中的作用- 金属离子转运的机制和调节- 细胞对金属离子的内稳态调节- 生物体内金属离子的利用和排除5. 总结生物无机化学研究的深入对于理解生物体内无机物质的特性及其对生命过程的作用具有重要意义。
通过研究生物体内的无机离子、金属蛋白质、金属酶以及无机物质的动力学过程，我们可以更好地理解生物体内的无机化学反应和调控机制。
未来，对于生物无机化学的研究还应该深入探索更多金属离子的角色和功能，并寻求在医学和工业方面的应用前景，以推动生物无机化学领域的发展。
生物无机化学
生物无机化学生物无机化学是一门研究生物体内无机元素的运动和变化的学科，是生物学和化学的重要综合学科。
它研究了生物体内无机物质的化学反应过程，以及它们在维持生命活动中扮演的重要角色。
一般来说，它研究无机物质的使用和积累是如何影响生物体的适应性和物质代谢的问题。
无机元素是生物体的主要成分，占生物体质量的95％以上，因此，它们对生物进行生长、繁殖、代谢和发育有着至关重要的作用。
这些无机元素包括氧（O）、碳（C）、氢（H）、氮（N）、硫（S）、磷（P）、氟（F）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）和铁（Fe）等。
当然，这些无机元素在生物体内以亚稳态的形式存在，例如水（H2O）、空气（O2）、硫酸盐（SO2）、氨基酸（NH3）和糖（C6H12O6）等。
无机物质的重要作用还包括维持物质本身的构造和形状。
无机物质在生物体内是分子和细胞构成的原料，它们构成了生物体内大部分的固有结构。
因此，这些无机元素赋予了生物有机体外形、结构和功能。
此外，无机物质还可以提供额外的能量，以便满足生命活动的需要。
无机物质的摄取也是生物体内有机物质代谢的重要因素，这是因为无机物质提供了熔融结构的稳定性，为有机物质的变化提供了必要的条件。
例如，钙可以与蛋白质结合，维持细胞的结晶、固定和可靠的状态。
无机物质的运行和积累也是调节生物体内物质代谢过程的重要因素，因为它们可以为物质代谢提供必要的催化剂和调节剂。
例如，钠、钙、镁、钾等无机物质可以促进有机物质的合成或转化，并调节氨基酸、糖、脂质和核酸的浓度和结构。
此外，无机物质还可以支持生物体的极性分布，这是细胞信号传导的主要组成部分，它们可以帮助细胞调节和协调其物质代谢过程。
综上所述，生物无机化学是一门研究无机元素（氧、碳、氢、氮、硫、磷、氟、钾、钙、镁和铁）在生物体内的运动和变化的学科，它着眼于研究无机元素（水、空气、硫酸盐、氨基酸和糖）在维持生命活动中的重要作用，以及它们调节物质代谢的重要作用。
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《生物无机化学导论》无机硕士教学大纲
课程名称：生物无机化学导论课程编号：0703012X03
学分：3 总学时数：54 开课学期：第1－2学期
考核方式：笔试
课程说明：
本课程是无机化学专业硕士研究生学位课。
课程主要应用无机化学，尤其是配位化学的理论和方法，较系统地讲述无机元素、无机化合物与生物体系或模拟体系相互作用的原理，在分子、原子水平上解释金属与生物配体间的相互作用。
通过学习，使学生认识生物无机化学，掌握生物体中常见金属离子与生物配体的相互作用情况及研究手段。
教学过程中，追踪最新文献，从而使学生了解目前生物无机化学研究的一些热点。
教学内容、要求及学时分配：
教材或主要参考书目：
[1]计亮年，莫庭焕等编著，《生物无机化学导论》广州：中山大学出版社
[2]杨频，高飞等编著，《生物无机化学原理》，山西：山西大学出版社
[3]郭子建,孙为银编著，《生物无机化学》，北京：化学工业出版社
[4]里帕得著，《生物无机化学原理》，北京：北京大学出版社
(大纲起草人：李珺大纲审定人：史启祯)
生物无机化学》课程教学大纲
授课专业：化学类专业
学时数：36 学分：2
一、课程的性质和目的
本课程为化学类专业本科生开设的一门选修课，是化学类专业本科生的专业课，为学生提供必要的生物无机化学的知识。
本课程的先修课程是无机化学、分析化学和有机化学。
本课程较系统的讨论生物化学基础，生物无机化学研究所用到的物理化学方法，血红蛋白和肌红蛋白，血红素蛋白和非血红素蛋白，铜蛋白和铜酶，锌酶和钴酶，钼酶和固氮，碱金属和碱土金属，环境生物无机化学。
二、课程教学内容
第一章绪论（1.5学时）
生物无机化学简介；地球化学对生命体系的影响；生物体系中的无机元素；生物无机化学的发展状况。
重点：无生物体系中的无机元素。
难点：本章无难点。
第二章生物化学基础（1.5学时）
氨基酸和蛋白质；酶；核酸和核苷酸。
重点：蛋白质的一级，二级，三级与四级结构。
难点：核酸的结构和功能。
第三章物理化学方法（6学时）
电子吸收光谱；旋转散射和圆二色；外延X射线吸收谱；电子自旋共振谱；穆斯堡尔谱；核磁共振谱，X射线晶体结构的测定；环伏安法。
重点：电子吸收光谱。
难点：各图谱所提供的信息。
第四章血红蛋白和肌红蛋白（2学时）
卟啉；血红蛋白和肌红蛋白；氧合作用的热力学和动力学；模型研究。
重点：血红蛋白和肌红蛋白的功能。
难点：在生理条件下血红蛋白和肌蛋白氧合曲线的理解。
第五章血红素蛋白和非血红素铁蛋白（4学时）
细胞色素；含血红素的氧合酶；过氧化物酶和氧化氢酶；铁硫蛋白；μ-氧非血红素双核铁蛋白和酶。
重点：血红素蛋白和非血红素铁蛋白可逆变化传递电子的机理。
难点：血红素蛋白和非血红素铁蛋白活性中心的结构。
第六章铜蛋白和铜酶（3学时）
铜蛋白和铜酶的分类；蓝铜蛋白；正常铜蛋白；偶合双核铜蛋白；多铜氧化酶；铜酶和铜蛋白的模型。
重点：铜蛋白和铜酶的生物功能。
难点：铜蛋白和铜酶活性中心的配位结构。
第七章锌酶和钴酶（3学时）
锌酶；羧肽酶；碳酸酐酶；醇脱氢酶；碱性磷酸酯酶；维生素B12和维生素B12辅酶。
重点：各种锌酶及钴酶的生物功能。
难点：锌酶和钴酶活性中心的配位结构
第八章钼酶和固氮（3学时）
几种重要的钼酶；分子氮配合物；生物固氮和固氮酶；氮循环的生物无机化学。
重点：分子氮配合物
难点：分子氮配合物的成键方式及分子氮的活化。
第九章碱金属和碱土金属（4学时）
生物膜；生物膜的物质转运；离子载体；主动转运；钙蛋白；钙的功能，镁。
重点：生物膜的物质转运。
难点：离子载体。
第十章环境生物无机化学（2学时）
生物与环境的关系；毒性的机理；金属的毒性和螯合疗法；非金属元素及其化合物的有害影响。
重点：金属的毒性及相应的螯合疗法。
难点：金属与非金属毒性的机理。
三、课程教学的基本要求
本课的教学环节包括：课堂讲授、学生自学、期末由学生结合自己感兴趣的内容利用网络技术进行资料检索、调研并撰写课程论文。
通过上述环节，要求学生了解和掌握生物化学基础，生物无机化学研究所用到的物理化学方法，生物无机化学的知识与日常生活用品以及医药保健品内在的联系与应用。
本课程课堂讲授30学时，复习3学时，考试3学时（撰写课程论文则不限于3学时）。
（具体按当年教学计划而定），考核方式为撰写课程论文。
四、教材与教学参考书
[1] 石巨恩，廖展如编著，《生物无机化学》华中师范大学出版社
[2] 计亮年，莫庭焕等编著，《生物无机化学导论》广州：中山大学出版社
[3] 王夔等编著，《无机结构化学》北京：清华大学出版社
[4] 柴之芳，祝汉民编著，《微量元素化学概论》北京：原子能出版社。