无机化学生物学(吉尔·加塞)

本书共12章内容，适当地涵盖了所有的化学生物学概念，书中所有章节都是以化学的基本理论与具体实例相结合来解释所提出的概念，内容新颖、丰富，原理清晰，实例取材广泛准确，图文并茂，形式活泼。将无机化学通过金属配合物引入生物学，学科交叉特色明显且自然。 本书适合所有化学背景和生物学背景的本科生、研究生、教师及科研工作者阅读使用。

Gilles Gasser，1976年出生于瑞士法语区， 2004年取得瑞士纳沙泰尔大学超分子/配位化学方向的博士学位，其导师是Helen StoeckliEvans教授。2010年，完成与澳大利亚莫纳什大学的Leone Spiccia教授合作的生物无机化学博士后工作，之后在德国波鸿鲁尔大学Nils MetzlerNolte教授团队作为Alexander von Humboldt的合作伙伴，得到瑞士国家科学基金会(SNSF)在药用金属有机化学领域的资助，他又获得了作为瑞士国家科学基金会种子成员去瑞士苏黎世大学化学系进行独立研究的机会。2011年3月，作为助理教授被瑞士国家科学基金会授予苏黎世大学化学系教授职称。他新近主要研究领域涵盖了无机化学生物学和药用无机化学的多个方面，注重研究利用金属配合物杀灭癌细胞与寄生生物及其细胞过程。 Gilles Gasser，1976年出生于瑞士法语区， 2004年取得瑞士纳沙泰尔大学超分子/配位化学方向的博士学位，其导师是Helen StoeckliEvans教授。2010年，完成与澳大利亚莫纳什大学的Leone Spiccia教授合作的生物无机化学博士后工作，之后在德国波鸿鲁尔大学Nils MetzlerNolte教授团队作为Alexander von Humboldt的合作伙伴，得到瑞士国家科学基金会(SNSF)在药用金属有机化学领域的资助，他又获得了作为瑞士国家科学基金会种子成员去瑞士苏黎世大学化学系进行独立研究的机会。2011年3月，作为助理教授被瑞士国家科学基金会授予苏黎世大学化学系教授职称。他新近主要研究领域涵盖了无机化学生物学和药用无机化学的多个方面，注重研究利用金属配合物杀灭癌细胞与寄生生物及其细胞过程。 蒲陆梅，甘肃农业大学理学院，教授 ， 作者自1990年任教甘肃农业大学理学院以来，承担普通化学、分析化学、农药分析化学、专业英语、仪器分析等课程教学。任粮食、油脂与植物蛋白方向硕导。主持国家自然基金一项，多项涉及省级和横向项目，参与国家重点项目一项。近年来一作发表论文30余篇，其中SCI5篇。2018.03-2019.03在加拿大萨斯喀彻温大学生物化学、微生物和免疫学实验室访学一年。

第1章固相金属离子亲和色谱在化学生物学中的新应用001 1.1引言001 1.2基本原理和应用001 1.3发展简史004 1.4新应用1：基于低分子量的非蛋白质化合物005 1.4.1嗜铁素005 1.4.2抗癌剂：曲古抑菌素A009 1.4.3抗癌剂：博来霉素010 1.4.4抗感染剂012 1.4.5其他试剂012 1.4.6选择可行的目标物013 1.5新应用2：多维固相金属离子亲和色谱015 1.6新应用3：代谢组学研究017 1.7新应用4：依赖于配位键的固相有机合成018 1.8绿色化学技术020 1.9结论021 致谢021 参考文献021 第2章金属配合物作为结构生物学的工具033 2.1结构生物学主要研究内容和方法033 2.2金属配合物在结构生物学中的作用034 2.3金属配合物在X射线晶体定相中的作用034 2.4金属配合物在顺磁NMR波谱推导结构约束中的作用036 2.4.1顺磁弛豫增强037 2.4.2残余偶极耦合037 2.4.3赝接触位移037 2.4.4生物大分子中引入镧系离子的策略038 2.5金属配合物作为自旋标记物在电子顺磁共振光谱进行距离测算中的应用044 2.6金属配合物作为电子供体在发光共振能量转移距离测算中的作用045 2.7结论与展望047 参考文献047 第3章化学生物学中金属配合物的AAS、XRF和MS表征方法054 3.1引言054 3.2原子吸收光谱055 3.2.1原子吸收光谱的基本原理055 3.2.2原子吸收光谱的仪器和方法055 3.2.3方法开发和应用057 3.2.4应用实例058 3.3全反射X射线荧光光谱法060 3.3.1基本原理060 3.3.2仪器、方法和应用061 3.4同步辐射对抗疟疾钌类似药物二茂铁氯喹的亚细胞X射线荧光成像062 3.4.1X射线荧光成像在药物开发中的应用——以二茂铁氯喹为例062 3.5质谱在无机化学生物学中的应用066 3.5.1质谱在无机化学生物学中的应用实例068 3.6结论073 致谢074 参考文献074 第4章用于细胞和生物成像的金属配合物082 4.1引言082 4.2光物理性质082 4.2.1荧光和磷光082 4.2.2双光子吸收084 4.2.3上转换发光084 4.3细胞内环境检测发光金属配合物085 4.3.1激光扫描共聚焦显微镜085 4.3.2荧光寿命成像显微镜086 4.3.3流式细胞仪086 4.4细胞和有机体成像087 4.4.1影响细胞摄取的因素087 4.4.2细胞器成像091 4.4.3细胞和有机体的双光子及上转换发射成像100 4.4.4细胞内传感和标记102 4.5结论105 致谢106 参考文献106 第5章金属羰基配合物的细胞成像111 5.1引言111 5.2金属羰基配合物的振动光谱113 5.3细胞系统的显微镜技术和成像115 5.3.1振动显微镜技术115 5.4红外显微镜116 5.4.1用红外光谱和光谱显微镜进行浓度测定117 5.4.2水的吸收特性117 5.4.3金属羰基配合物作为细胞成像的红外探针118 5.4.4金属羰基配合物的体内摄取和反应活性121 5.5拉曼显微镜124 5.5.1用拉曼显微镜进行浓度测定125 5.5.2作为细胞成像拉曼探针的金属羰基配合物126 5.6近场技术127 5.6.1使用近场技术进行浓度测定128 5.6.2光热诱导共振高分辨率测定细胞内金属-羰基累积128 5.7技术比较130 5.8结论与展望131 致谢131 参考文献132 第6章金属配合物检测DNA138 6.1引言138 6.2Ru(Ⅱ)配合物的光物理学性质139 6.2.1首个被研究的Ru(Ⅱ)配合物——\\\\[Ru(bpy)3\\\\]2+139 6.2.2均配物139 6.2.3杂配物140 6.2.4光致电子转移和能量转移过程142 6.3单核Ru(Ⅱ)配合物与简单双链DNA相互作用的研究进展144 6.3.1简单双链DNA的研究144 6.3.2DNA对发光特性的影响145 6.4遗传物质的结构多样性147 6.4.1DNA的力学性质147 6.4.2DNA拓扑结构147 6.4.3用SFM研究\\\\[Ru(phen)2(PHEHAT)\\\\]2+和\\\\[Ru(TAP)2(PHEHAT)\\\\]2+149 6.5双核Ru(Ⅱ)配合物与不同类型DNA的独特相互作用152 6.5.1\\\\[{Ru(phen)2}2HAT\\\\]4+与变性DNA的可逆相互作用152 6.5.2光敏性\\\\[{Ru(TAP)2}2TPAC\\\\]4+的靶向G-四联体154 6.5.3穿线嵌插155 6.6结论156 致谢157 参考文献157 第7章二巯基金属配合物对蛋白质和细胞的可视化164 7.1As（Ⅲ）和Sb（Ⅲ）的化学性质164 7.2半胱氨酸二硫醇在蛋白质中的功能165 7.3蛋白分离中As（Ⅲ）对二巯基的可视化作用166 7.4As（Ⅲ）对哺乳动物细胞表面二巯基的可视化作用167 7.5As（Ⅲ）对细胞内蛋白质中二巯基的可视化作用167 7.6As（Ⅲ）对细胞中四半胱氨酸重组蛋白的可视化作用168 7.7光学标记As（Ⅲ）对小鼠体内细胞死亡的可视化作用168 7.7.1健康细胞死亡和疾病细胞死亡168 7.7.2细胞死亡显像剂170 7.7.3光学标记As（Ⅲ）对小鼠脑部、肿瘤和血栓中细胞死亡的可视化作用170 7.8放射性标记As（Ⅲ）对小鼠肿瘤细胞死亡的可视化作用172 7.9结论与展望173 参考文献173 第8章金属配合物在测定金属离子、阴离子和小分子中的应用180 8.1洞悉细胞内部180 8.1.1以金属配合物为传感器的机制180 8.1.2金属配合物传感器的设计策略181 8.1.3生物成像金属基传感器的一般标准182 8.2测定金属离子的金属配合物183 8.2.1测定金属离子的拴系传感器183 8.2.2测定金属离子的置换传感器185 8.2.3测定金属离子的磁共振造影剂186 8.2.4金属离子化学计量器192 8.3测定阴离子和中性分子的金属配合物194 8.3.1栓系方法：金属配合物识别单元194 8.3.2置换方法：金属配合物猝灭剂196 8.3.3计量器法199 8.4结论202 致谢203 参考文献203 第9章活细胞中金属离子的光解释放210 9.1包括光笼配合物的光化学工具简介210 9.2钙的生物化学和光笼配合物212 9.2.1Ca2+光笼配合物的设计策略212 9.2.2Ca2+光笼配合物的生物应用215 9.3锌的生物化学和光笼配合物217 9.3.1Zn2+光笼配合物的生化靶标217 9.3.2Zn2+光笼配合物的设计策略219 9.4其他金属离子的光笼配合物223 9.4.1铜离子的光笼配合物223 9.4.2铁离子的光笼配合物226 9.4.3不常用金属离子的光笼配合物228 9.5结论228 致谢229 参考文献229 第10章利用金属配合物释放生物活性分子240 10.1引言240 10.2小分子信使241 10.2.1CO、NO和H2S的生物生成与传递241 10.2.2用于胞内一氧化氮递送的金属-亚硝基配合物241 10.2.3CO释放分子244 10.3“笼状”金属配合物中神经传导物质的“光释放”249 10.3.1“笼状”化合物249 10.3.2生物活性分子的“释放”250 10.4钴配合物的低氧激活252 10.4.1钴配合物的生物还原激活252 10.4.2低氧激活的DNA烷基化的钴药物前体253 10.4.3MMP抑制剂的低氧激活的钴药物前体256 10.5结论258 致谢259 参考文献259 第11章金属配合物在活细胞中作为酶抑制剂和催化剂266 11.1引言266 11.2金属基抑制剂：从偶然发现到理性设计267 11.2.1模拟已知酶结合物的结构267 11.2.2已知的酶抑制剂与金属配合物配位268 11.2.3交换配体抑制酶268 11.2.4金属配位控制构象268 11.2.5与已知的金属-酶促过程竞争269 11.3多核金属配合物：新一代酶抑制剂269 11.3.1杂多酸：具有广谱酶抑制作用270 11.3.2多核G-四联体DNA稳定剂：端粒酶的潜在抑制剂271 11.3.3多核多吡啶钌配合物：DNA拓扑异构酶Ⅱ抑制剂274 11.4活细胞中金属配合物催化剂275 11.4.1NAD+/NADH的催化作用276 11.4.2硫醇半胱氨酸和谷胱甘肽的氧化作用276 11.4.3氧化控制的细胞毒性279 11.5官能团的催化转化和消除279 11.6催化控制的碳-碳键形成280 11.7结论280 参考文献281 第12章金属配合物在化学生物学中的其他应用290 12.1引言290 12.2表面固定蛋白质和酶290 12.3用作人工核酸酶的金属配合物294 12.3.1单核和多核Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ) 配合物296 12.3.2镧系元素配合物300 12.4金属配合物促进细胞摄入302 12.5结论305 致谢305 参考文献305