我國生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展

段桂娟

（天津市亨必達(dá)化學(xué)合成物有限公司，天津 300000）

我國生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展

段桂娟

（天津市亨必達(dá)化學(xué)合成物有限公司，天津 300000）

我國生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展是建立在生物學(xué)與無機(jī)化學(xué)這兩門學(xué)科的成熟發(fā)展基礎(chǔ)之上的，經(jīng)過科學(xué)家多年以來的研究，證明生物學(xué)與無機(jī)化學(xué)是能夠相互交融、共同促進(jìn)彼此發(fā)展的一門學(xué)科。我國生物無機(jī)化學(xué)主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物蛋白以及生物礦化等方面，是一門發(fā)展前景極好的新型學(xué)科。

生物大分子；無機(jī)化學(xué)；生物化學(xué)

生物學(xué)是研究自然界中的生物體的結(jié)構(gòu)、功能以及發(fā)生和發(fā)展規(guī)律的一門學(xué)科，而無機(jī)化學(xué)研究的是關(guān)于無機(jī)化合物的化學(xué)。將這兩門學(xué)科加以結(jié)合就是生物無機(jī)化學(xué)，它主要研究生物體內(nèi)的各種化學(xué)元素和化合物對生物活性的影響。本文通過研究生物無機(jī)化學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域治療腫瘤、金屬離子在生物蛋白中的作用和生物礦化等實踐應(yīng)用，闡述我國生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景。

1 醫(yī)學(xué)中的生物無機(jī)化學(xué)

1.1 順鉑

科學(xué)家們經(jīng)過不懈努力發(fā)現(xiàn)了順鉑的抗癌作用并且將其應(yīng)用在了臨床實踐上治療腫瘤，這一研究打開了用金屬配合物來治療腫瘤的新的研究領(lǐng)域。順鉑的抗癌作用的化學(xué)基礎(chǔ)是金屬與細(xì)胞之間的相互作用。科學(xué)家用實驗證明，細(xì)胞外的金屬配合物是穿越細(xì)胞膜才進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中的，金屬離子首先和膜分子進(jìn)行緊密結(jié)合。科學(xué)家通過實驗證明了順鉑在和DPPC相結(jié)合的時候能夠引起細(xì)胞膜的構(gòu)象發(fā)生改變。

1.2 有機(jī)錫配合物

科學(xué)家們經(jīng)過不懈努力發(fā)現(xiàn)了有機(jī)錫配合物具有抗癌活性并且將其進(jìn)行了大量合成和篩選。北醫(yī)大的天然藥物與仿生藥物以及上海藥物研究所新藥篩選兩個國家重點實驗室合作進(jìn)行了有機(jī)錫配合物抗癌活性的篩選工作，最早發(fā)現(xiàn)有機(jī)錫化合物及其配合物不僅對急性淋巴細(xì)胞白血病有極強(qiáng)的抗癌活性，而且還對兩類常見的白血病、鼻咽癌、肝癌、肺癌、結(jié)腸癌、胃癌、以及艾氏腹水癌等人類的癌癥有顯著的效果。通過一系列的研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)錫配合物顯示了有著高效的抗癌活性，非常有潛能被開發(fā)為新一代的抗癌藥物。

2 生物蛋白中的無機(jī)化學(xué)

現(xiàn)如今生物無機(jī)化學(xué)中最大的挑戰(zhàn)就是對于大分子結(jié)構(gòu)的非共價鍵結(jié)合的理解，尤其是關(guān)于蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)之間的反應(yīng)、蛋白質(zhì)和配體之間的反應(yīng)以及蛋白質(zhì)與核酸之間的反應(yīng)。關(guān)于非共價鍵問題的研究，我國很多科學(xué)家的目光都主要集中在蛋白質(zhì)折疊的理化性質(zhì)上面，而這其中關(guān)于金屬的蛋白折疊是屬于生物無機(jī)化學(xué)這一專業(yè)領(lǐng)域的，金屬的氧化還原反應(yīng)和配體的取代反應(yīng)是生物蛋白與無機(jī)化學(xué)之間最重要的兩類反應(yīng)。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，阿爾采莫氏綜合征、帕金森綜合征、Ⅱ型糖尿病以及亨廷頓病等諸如此類的疾病都能夠直接或間接反映出機(jī)體中相關(guān)蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生某些問題。

3 生物礦化作用

生物礦化作用是指生物大分子之間的相互作用所導(dǎo)致的生物礦物的形成過程。在廣袤的自然界中，生物大分子通過相互作用來形成生物礦物可以追溯到幾十億年之前。小到細(xì)菌和微生物，大到動物和植物，所有生物的體內(nèi)都能夠形成生物礦物。在我國關(guān)于生物礦化的研究是從2000年開始的，科學(xué)家們通過X射線分析的方式，以鈉米一直到厘米的分級結(jié)構(gòu)為出發(fā)點，開始了對象牙的詳細(xì)研究，實驗的結(jié)果證明象牙和人類的牙齒的在本質(zhì)上是極為相似的，都是由羥基磷灰石和膠原纖維組成的。科學(xué)家們近年來新合成許多兩親配體，這些兩親配體既具有普通的兩親分子的一些結(jié)構(gòu)特征，又含有配體所特有的許多化學(xué)性質(zhì)。生物的礦化作用是大自然賦予生物體的一種特殊的功能，從中加以研究能夠發(fā)現(xiàn)許多關(guān)于生物大分子的奧秘。

4 環(huán)境科學(xué)與生物無機(jī)化學(xué)

環(huán)境生物無機(jī)化學(xué)是一門與地球上人類的生存和生活緊密相關(guān)的學(xué)科。環(huán)境生物無機(jī)化學(xué)以環(huán)境與生物體之間的相互作用為出發(fā)點，研究無機(jī)化學(xué)元素在生物環(huán)境中的存在方式、轉(zhuǎn)化反應(yīng)以及人類生活之間的密切關(guān)系。在我國，關(guān)于環(huán)境科學(xué)與生物無機(jī)化學(xué)之間的研究工作重點集中于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，環(huán)境科學(xué)與生物無機(jī)化學(xué)重點研究鉛、鉻、碘、氟等元素，因為這些元素能夠引起一些地方性疾病如甲狀腺腫大和一些心腦血管疾病等。環(huán)境科學(xué)與生物無機(jī)化學(xué)還重點研究銅、鋅、砷、汞、鎘、鉛、鋁和硒等元素，因為這些金屬元素有毒，其毒性會嚴(yán)重影響人類的生命健康。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，環(huán)境科學(xué)與生物無機(jī)化學(xué)重點研究鋅、硼、錳、鉬等影響作物生長的元素。還通過一些微量元素對農(nóng)用稀土展開研究等。環(huán)境問題目前已成為全球重點關(guān)注的問題，在生物無機(jī)化學(xué)這一領(lǐng)域的研究也不能避開關(guān)于環(huán)境問題的研究。

5 結(jié)束語

生物無機(jī)化學(xué)這一新型學(xué)科是研究關(guān)于無機(jī)物質(zhì)與生物活性物質(zhì)之間相互作用的一門學(xué)科。這門科學(xué)的研究領(lǐng)域非常廣闊，其研究對象的研究價值是不可估量的。無機(jī)化學(xué)元素不僅在維持生物大分子的結(jié)構(gòu)上起著非常關(guān)鍵的作用，而且還廣泛涉及各種生物的生命過程之中。許多金屬離子和微量元素等無機(jī)化學(xué)物質(zhì)在生物學(xué)的生命科學(xué)中卻有著非常重要的作用，這些無機(jī)化學(xué)物質(zhì)不僅是生物體內(nèi)的重要組成成分，而且還參與生物體內(nèi)的各種蛋白質(zhì)的合成和轉(zhuǎn)化。現(xiàn)如今，生物學(xué)中的生命科學(xué)已經(jīng)走向了基因時代，而生物學(xué)和無機(jī)化學(xué)這兩門學(xué)科之間的緊密結(jié)合是我國科學(xué)不斷向前發(fā)展的必然趨勢。

[1] 高志永，王鳳產(chǎn)，常玖利，等.當(dāng)前我國生物無機(jī)化學(xué)研究現(xiàn)狀[J].河南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，（02）：93-97.

[2] 計亮年.交叉學(xué)科研究推動了生物無機(jī)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展[J].世界科技研究與發(fā)展，2004，（06）：1-6.

[3] 楊頻.我國生物無機(jī)化學(xué)的發(fā)展[J].化學(xué)通報，1999，（12）：1-11.

T h e D e v e l o p me n t o f B i o o r g a n i c C h e mi s t r y i n C h i n a

Duan Gui-juan

The development of bioorganic chemistry in China is based on the mature development of biology and inorganic chemistry.After years of research，it has been proved that biology and inorganic chemistry can be blended and promoted together.A discipline that develops with each other.China’s bio-inorganic chemistry is mainly used in medical medicine，environmental science，biological protein and bio-mineralization，is a promising new discipline.

biological macromolecule；inorganic chemistry；biochemistry

O61-1

A

1003-6490（2017）08-0148-01

2017-06-05

段桂娟（1988—），女，天津人，助理工程師，主要研究方向為化學(xué)工程。