金属离子氨基酸配合物的XAFS研究

The metal complexes formed by metal ions and amino acids are the main research object of bioinorganic chemistry, and are the core parts of metalloproteins and metalloenzymes. Thus, the chemical state (the valence of metal ions, ligands and geometric configurations)study on the metal amino acid complexes is of great benefit to the structure and function research of metalloproteins and metalloenzymes. XAFS is a powerful experimental technique to detect the local structural information around the metal ions at the atomic level, and is an ideal tool for the structure research of the metal amino acid complexes.This project will make a research to the structures of the metal amino aicd complexes formed by human indispensable transition metal ions in the first row and typical amino acids in solution environment, build up a XAFS database of them and do an in-depth study on the 3d structures of some typical complexes by a combination using of XANES quantitative analysis and molecular dynamics, which will supply more vital structural information with a high spatial resolution and promote the application of XAFS in the study of bioinorganic chemistry.

金属离子与蛋白质基本结构单元- - 氨基酸分子结合形成的配合物是生物无机化学的主要研究对象之一，是金属蛋白、金属酶的核心组成部分。因此，获得金属离子氨基酸配合物的化学形态信息(金属离子的价态、配位原子类型、空间几何结构等)对开展金属蛋白、金属酶的结构与功能研究具有很好的指导作用。XAFS是金属离子化学形态研究的强有力的实验方法，能够提供原子水平的局域结构信息，是金属离子氨基酸配合物结构研究的理想手段。本课题将利用XAFS对第一序列过渡金属元素中人体必需的金属离子与组氨酸、半胱氨酸等金属蛋白、金属酶活性中心常见的氨基酸在溶液环境下形成的配合物进行结构研究，建立一个金属离子氨基酸配合物的标样XAFS数据库，并将XANES定量分析和分子动力学结合应用到对部分构型复杂的配合物的三维结构研究中，在获得可靠的高分辨的结构信息的基础上推动XAFS在生物无机化学研究中的发展。

金属离子与氨基酸等小分子结合形成的配合物往往是金属蛋白、金属酶的核心组成部分，是生物无机化学的主要研究对象之一，在许多生命功能中发挥着重要的作用，而这些功能的发挥往往取决于金属离子周围的局域结构。X射线吸收精细结构（XAFS）谱是一种能够提供原子水平局域结构信息的研究手段。本项目利用XAFS对具有代表性的铜离子组氨酸配合物和铁离子卟啉配合物进行了研究。首先，获取了不同摩尔配比（1:2、1:4、1:10）和不同pH值（pH2.5至pH10.5）铜离子组氨酸溶液配合物中铜的K边XAFS数据，证实相同pH值下铜离子与组氨酸分子形成配合物的摩尔比并不随组氨酸的配比增高而发生变化、与配比为1:2时保持一致，建立并完善了该系列配合物的XAFS数据库，总结了其变化特征。同时，将基于多重散射理论的X射线吸收近边结构（XANES）定量计算及第一性原理分析引入到对铜离子组氨酸配合物和铁离子卟啉分子配合物的研究中，为今后生物学、医学等相关领域的研究提供了重要的信息。此外，本项目还合作完成了Bi2O3离子导电材料结构相变研究、双掺杂BiCuSeO热电材料和In2O3掺Ga陶瓷热电材料的性能研究。

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