1. 以锌为例，说明金属离子在金属酶中所起的两种以上作用。

锌离子作为催化中心
以人的碳酸酐酶B为例。

人碳酸酐酶B负责催化CO2的可逆水合，含有一个Zn2+，由His93、His95、His117侧链咪唑环的N配位结合。

Zn2+的第四个配位位点催化位点，通常由水分子或含羧基离子结合，在发挥催化功能时，配位的水发生电离，带负电的氧进攻CO2的C，进而发生后续的反应。

需要说明的是利用X射线分析脱锌碳酸酐酶，发现其结构与正常碳酸酐酶相同，但完全丧失了催化活性，说明锌离子只有催化中心的功能。

锌离子对蛋白结构的稳定作用
以非洲爪蟾的TFⅢA蛋白为例。

该蛋白是一个转录因子，调控非洲爪蟾的5S RNA转录。

该蛋白靠近N端处有9个连续的具有一定保守性的序列，每个序列都能通过其中的两个Cys 和两个His结合Zn2+。

天然的TFⅢA蛋白能够特异地识别并结合一段45bp的DNA序列，并保护其不受核酸酶降解，如果使用螯合剂去除其中的Zn2+，则这种特异地结合将会消失，外加Zn2+可以恢复特异性。

CD谱也证明没有Zn2+存在时蛋白缺乏完整性，加入Zn2+后CD谱的变化说明蛋白结构得以重建。

锌离子对酶活性的调节作用
以亮氨酸氨基肽酶为例。

亮氨酸氨基肽酶从N端开始水解肽链，当N端为亮氨酸时具有最大的活性。

在亮氨酸氨基肽酶中有两个锌离子，向正常的酶中加入过量Mg2+和Mn2+，可以提高酶活，而向脱锌氨基肽酶中加入Mg2+和Mn2+则不能恢复酶活。

这说明两个锌离子有不同功能：对活性有无其决定作用的锌离子不易被交换；而对活性起调节作用的锌离子容易与其他离子交换，改变酶活。

有研究证明两个锌离子在底物结合及催化过程中有不同功能。

2. 顺铂的吸收过称和抗癌机理
以二氯二氨合铂为例。

顺铂通过静脉注射进入人体，在血浆中以两种形式存在：一类是其本身和水解产物；另一类是与蛋白质结合的形式。

在水溶液中，顺铂中的氯离子可以和水分子进行交换，这一过程由溶液的pH和氯离子浓度决定。

包括血浆在内的细胞外液中氯离子浓度高，大部分顺铂为原始形态。

不带电的顺铂原形和部分水解物具有合适的油水分配系数，能够容易的穿透细胞膜，或者通过与蛋白结合进入细胞。

进入细胞的顺铂在低氯离子浓度下水解，产物主要为[PtCl(OH)(NH3)2]、[Pt(OH)2(NH3)2] 、[Pt (OH)(H2O)(NH3)2]+。

顺铂的主要靶分子是DNA。

液相的顺铂与DNA反应会形成很多加合物，最主要的形式是和鸟苷及腺苷的加合。

鸟苷是顺铂的首选结合分子，X射线晶体分析证明配位原子是鸟苷的N7，进入细胞的顺铂的一个配体首先被鸟苷的N7取代。

腺苷由于结构与鸟苷类似，配位原子也是N7。

而利用寡聚核苷酸与顺铂作用发现，顺铂倾向于与同一条核苷酸单链上相邻的两个鸟苷结合，配位原子都是N7，顺铂两个氨配体上的氢则和鸟苷的O6及单链5’端的磷脂基团形成氢键，这种链内加合会导致DNA的扭曲。

另有研究发现，在pH中性溶液中，鸟苷的N1由于受配位顺铂的影响可能脱去质子然后与另一顺铂配位，形成链内的N1、N7交联，阻碍GC间的氢键。

3. 以血红蛋白、Cyto C和过氧化氢酶为例说明辅基在不同蛋白中的功能。

血红蛋白
血红蛋白中的血红素的作用是可逆地结合氧分子。

由于游离的血红素容易被水和氧氧化为高铁血红素，失去载氧能力，因此血红素被放置在血红蛋白的一个疏水区以防止铁的氧化。

血红蛋白中的铁离子在未结合氧分子时处于高自旋态，在结合氧分子后变成低自旋态拥有较小的半径，能更深地嵌入卟啉环平面，拉动与之相连的His，引发蛋白质亚基的变构，最后促进其他卟啉环与氧分子的结合。

细胞色素C
细胞色素C的功能是传递电子，其中的辅基是血红素C，与血红蛋白相比，其化学环境有以下不同。

第一，细胞色素C中的铁离子不要直接接触电子传递链上的其他物种，因此在细胞色素中，铁处于六配位，配位原子之一是S，由于S更倾向与二价铁离子结合，可能对蛋白氧化还原电位有影响。

第二，由于不需要改变蛋白结构来调节活性，细胞色素C中的血红素也通过两个乙烯基与蛋白中的Cys共价结合。

第三，血红素是一个两亲分子，卟啉环自身是疏水的，而其上的侧链却有亲水的。

在血红蛋白中，血红素的卟啉环埋在蛋白的疏水内核中，而亲水侧链暴露在外，而在细胞色素C 中却是两个丙氨酸侧链埋在疏水内核，卟啉环暴露在外，这种构造有利于电子通过卟啉环的共轭体系传递，同时也防止丙氨酸电离造成整个蛋白氧化还原电位的改变。

过氧化氢酶
过氧化氢酶催化H2O2的歧化，其辅基也是血红素C，但其中的铁离子为三价，五配位。

围绕血红素辅基有一个氨基酸残基围成的通道，通道开口为亲水残基，而在深处辅基周围为疏水残基。

过氧化氢酶的催化机理尚未完全确定，在目前的机理中，辅基周围的His74、Asn147以及和铁离子配位的Tyr375。

His74及Asn147对过氧化氢直接接近辅基有阻碍作用，在His74的作用下，过氧化氢分解为一个水分子和一个氧自由基，后者立即与Fe结合，卟啉的共轭体系也许有利于稳定这一自由基，辅基周围的疏水残基也有利于排除生成的水分子，防止氧自由基与之反应。

第二个过氧化氢分子经过类似的反应产生第二个氧自由基，它与Fe上的氧自由基结合形成氧分子。

4. 为何[Co(NH3)6]3+能代替[Mn(H2O)6]2+与RNA结合，但却不能代替[Mn(H2O)6]2+与蛋白质分子结合。

[Co(NH3)6]3+的logβ6高达35.2，极为稳定，做一个比较常用螯合剂EDT A与Co的logβ为36。

Co的六配位是八面体，线性的RNA与之交换配体有空间限制，最终交换的配体可能会是1到3个。

但是想要代替[Mn(H2O)6]2+在蛋白质中的位置就可能需要一次性替换5到6个配体，这是极为困难的。

5. （1）为何稀土离子与钙离子、铁离子性质相似。

（2）AlF4-与PO43-性质相似，为何？（3）预测VO43-的生物作用。

（1）钙离子Pauling半径为0.99，铁离子为0.64，而3价稀土离子的半径在1.1-0.85之间，Sc为0.68，半径相近。

这些离子电荷较多，都属于硬酸，也都能形成6配位的配合物，故性质相似。

（2）AlF4-与PO43-都是四面体构型，且离子体积相近，因此性质相近。

（3）VO43-与PO43-都是四面体构型，离子体积相近，在pH=7.4的生理条件下，二者均是质子化的，钒的主要形式是H2 VO4-，磷是HPO42-，可以说VO43-是PO43-的类似物、竞争剂。

VO43-可以和PO43-竞争磷酸盐传递蛋白、磷酸水解酶和磷酸转移酶的活性位点。