配合物在生物化學(xué)中的作用

許 慧 / 本溪市化學(xué)工業(yè)學(xué)校

配合物在生物化學(xué)中的作用

許 慧 / 本溪市化學(xué)工業(yè)學(xué)校

配合物與生物化學(xué)的關(guān)系十分密切。生物體中許多必需的金屬元素都是以配合物形式存在的。如，鉻的配合物對(duì)人體具有重要的作用。配合物對(duì)人類發(fā)展具有前瞻的作用。

配合物；生物體；無(wú)機(jī)化學(xué)

配合物是生物無(wú)機(jī)化學(xué)的核心，生物無(wú)機(jī)化學(xué)主要研究無(wú)機(jī)元素，這些配合物對(duì)生物體至關(guān)重要。本文主要對(duì)配合物的簡(jiǎn)單認(rèn)識(shí)，并對(duì)其在生物體內(nèi)作用，進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

一、配合物的基礎(chǔ)知識(shí)

（一） 配位化合物定義

由一個(gè)中心元素(原子或離子)和幾個(gè)配位體(陰離子或分子)以配位鍵相結(jié)合形成的復(fù)雜離子(或分子)稱“配合單元”，帶有電荷的配合單元稱“配離子”。凡是由配合單元組成的化合物叫“配位化合物”，簡(jiǎn)稱“配合物”， 它與生物化學(xué)的關(guān)系十分密切。生物體中許多必需的金屬元素都是以配合物形式存在的，如維生素B12、血紅素、葉綠素等，它們調(diào)節(jié)著生物體的正常生理活動(dòng)。

（二） 配合物的組成

內(nèi)層（配離子）,外層,配位鍵,離子鍵 ，中心原子,配位原子,配體數(shù),配離子電荷數(shù),內(nèi)層和外層 ,配離子是配合物的特征部分，由中心原子(離子)和配體組成，稱為配合物的內(nèi)層(inner sphere)。通常把內(nèi)層寫在方括號(hào)之內(nèi)，配合物中與配離子帶相反電荷的離子稱為配合物的外層(outer sphere)。配合物的內(nèi)層與外層之間以離子鍵結(jié)合，在水溶液中配合物易解離出外層離子，而配離子很難解離。配離子與外層離子所帶電荷的總量相等，符號(hào)相反。顯然，配位分子只有內(nèi)層，沒(méi)有外層 。

二、生物體中的配合物

（一）配合物對(duì)人類發(fā)展的幫助

新生血管對(duì)于腫瘤的生長(zhǎng)、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移起重要作用。實(shí)體瘤的生長(zhǎng)和代謝需要持續(xù)的血管生長(zhǎng)。新生血管是腫瘤營(yíng)養(yǎng)、代謝、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移的重要通道。目前認(rèn)為腫瘤能釋放出使血管形成的激活因子,如:堿性成纖維生長(zhǎng)因子、酸性成纖維生長(zhǎng)因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子等。這些激活因子活化靜止?fàn)顟B(tài)的血管內(nèi)皮細(xì)胞使之處于增生狀態(tài),形成新生血管。新生血管內(nèi)皮細(xì)胞的分子組成與正常血管不同(如αv整合素)。某些新生血管生長(zhǎng)因子受體和細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶等。只能在腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá),而很少在正常靜止?fàn)顟B(tài)下的血管內(nèi)皮細(xì)胞上表達(dá)。CNGRC基序是Pasqualini等利用噬菌體展示技術(shù)篩選到的可以特異結(jié)合氨基酞酶N/CD13蛋白的配體。而氨基酞酶N/CD13只表達(dá)在腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞上,在正常處于靜止?fàn)顟B(tài)的血管內(nèi)皮細(xì)胞上很少表達(dá)。阿霉素、前凋亡肽、腫瘤壞死因子-α與GGCNGRC短肽偶聯(lián),表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤活性。另外99mTc標(biāo)記的小分子短肽,如精-甘-天肽,生長(zhǎng)抑素等已經(jīng)作為腫瘤受體顯像劑被廣泛深入地研究。但利用NGR衍生物作為腫瘤新生血管受體顯像劑并未推廣。

（二）鉻配合物對(duì)人體的作用

動(dòng)物體中的多種器官發(fā)現(xiàn)其中均含有微量鉻,排除它不是外源性污染物后,明確了它也是人體的一種必需微量元素,成人體內(nèi)含鉻總量大約為6 mg或更少。并且隨年齡的增加,其含量還會(huì)減少,因而老年人都有缺鉻現(xiàn)象。當(dāng)人缺鉻時(shí)就會(huì)引起葡萄糖、脂肪和蛋白質(zhì)的代謝發(fā)生紊亂。血液中的葡萄糖在臨床上稱為血糖,正常情況下它在血液中保持一個(gè)恒定值,如果機(jī)體攝入過(guò)量糖時(shí),多余部分即貯入肝臟,血糖不足時(shí)再返回到血液中。血糖的這種調(diào)節(jié)作用,除依靠體內(nèi)分泌的胰島素外,還需要有一種鉻與煙酸形成的配合物即稱為葡萄糖耐量因子(GTF)的參與。GTF中的四個(gè)水分子在體內(nèi)的弱堿性條件下可以被甘氨酸、谷氨酸以及半胱氨酸等氨基酸所取代,形成鉻與煙酸及氨基酸的配合物,這種配合物不但對(duì)糖代謝起作用,也參與脂肪及蛋白質(zhì)代謝。純的鉻離子,只有在進(jìn)入人體一定時(shí)間之后,結(jié)合成GTF時(shí)才能發(fā)揮生理作用。這種現(xiàn)象現(xiàn)在認(rèn)為是當(dāng)鉻被鹽酸等攜帶至一個(gè)還原性的生理環(huán)境時(shí),即還原成鉻,而由惰性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成活性狀態(tài)。體內(nèi)缺鉻后胰島素生物活性降低,糖耐受量受損,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)糖尿及糖尿病。補(bǔ)充鉻后,人體內(nèi)的葡萄糖能較快轉(zhuǎn)化為脂肪使血糖濃度降低,糖的利用得到改善。給糖尿病患者補(bǔ)充適量鉻(150μg/日～1 000μg/日)后,觀到50%的病人改善了異常耐糖量。鉻(Ⅲ)在體內(nèi)與脂肪及膽固醇代謝的關(guān)系,通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)和臨床研究證明,缺鉻時(shí)血液中的脂肪尤其是膽固醇含量增加,進(jìn)而沉積在動(dòng)脈內(nèi)膜,形成動(dòng)脈粥樣硬化癥。因此補(bǔ)充鉻在預(yù)防及治療動(dòng)物粥樣硬化,降低血脂及血糖等方面均有良好作用。補(bǔ)充鉻(Ⅲ)時(shí)可以直接用鉻鹽,但更多的是用含鉻較多的釀酒酵母或其他有機(jī)鉻。家畜肝臟、牛肉等中含鉻量也較高,而且活性大。糧、粗面粉、糙米、紅糖、粗糖以及蘑菇等中鉻量也多,但食糧在精加工過(guò)程中卻會(huì)損失大量的鉻。例如,100 g全麥中含鉻量為175μg,精白粉中只含23μg,比前者少7倍;而特級(jí)精白糖比原糖含鉻量減少12～17倍以上,比紅糖還低3～12倍。最近報(bào)道,當(dāng)向斷奶后小牛的飼料中分別添加300 ppm,400 ppm,500 ppm(μg/kg)含有有機(jī)鉻的酵母,120天后,它們的體重分別增加4.5%,10.5%和13.5%,這說(shuō)明適量補(bǔ)充鉻后,能較大改善幼畜的發(fā)育狀況。

三、展望

近年來(lái),隨著無(wú)機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)的不斷發(fā)展，對(duì)其研究越來(lái)越深入,配合物的生化作用為化學(xué)家們提供了一個(gè)寬闊的極富潛力的研究領(lǐng)域。激發(fā)態(tài)配合物具有很好的電子轉(zhuǎn)移、能量傳遞特性以及活潑的化學(xué)反應(yīng)特性,它可以作為一種很好的轉(zhuǎn)換材料。激發(fā)態(tài)配合物還能進(jìn)行許多基態(tài)配合物所無(wú)法進(jìn)行的反應(yīng),促進(jìn)了人們對(duì)化學(xué)的深刻理解和對(duì)基態(tài)化學(xué)的回顧,由此產(chǎn)生新的概念并推動(dòng)整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,對(duì)解決人類的能源危機(jī)具有十分重要的意義。

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[3]《分析化學(xué)檢測(cè)技術(shù)》 付云紅 化學(xué)工業(yè)出版社

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