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第1章 硒的无机化学1

1.1 硫族元素性质概述1

1.2 硒的存在与提取1

1.2.1 硒的发现与存在1

1.2.2 硒的提取2

1.2.3 高纯硒的制取2

1.2.4 硒的用途3

1.3 单质硒的性质3

1.3.1 硒的物理性质3

1.3.2 硒的化学性质4

1.4 硒的化合物6

1.4.1 硒的氢化物6

1.4.2 硒的氧化物8

1.5 硒化镉和硒化镉／硫化锌核-壳量子点16

1.5.1 量子点的制备17

1.5.2 量子点诊断试剂的制备18

1.5.3 前景与展望18

第2章 硒的有机化学21

2.1 有机化合物中引进硒原子的常用试剂及方法21

2.1.1 单质硒21

2.1.2 硒化氢22

2.1.3 碱金属硒化物23

2.1.4 常用的亲核硒试剂24

2.1.5 简单的有机硒中间体24

2.2 硒醇及其衍生物25

2.2.1 硒醇25

2.2.2 二硒化物27

2.2.3 次硒酸及其衍生物28

2.2.4 亚硒酸及其衍生物30

2.2.5 硒酸32

2.3 硒醚及其衍生物32

2.4 硒杂环化合物33

2.4.1 硒杂饱和环烷烃33

2.4.2 硒吩34

2.4.3 含有硒、氮的杂环36

2.4.4 硒取代杂环化合物39

2.5 含硒氨基酸41

2.5.1 硒代半胱氨酸、硒代胱氨酸及其衍生物41

2.5.2 硒代蛋氨酸43

2.6 同位素标记硒化合物44

2.6.1 同位素标记硒化合物的合成44

2.6.2 同位素标记硒化合物在生物化学和放射医学中的应用47

2.7 生物活性硒化合物49

2.7.1 抗感染作用的硒化合物49

2.7.2 作用于中枢神经系统的硒化合物51

2.7.3 作用于自主神经系统的硒化合物52

2.7.4 抗炎作用的硒化合物53

2.7.5 作用于循环系统的硒化合物53

2.7.6 抗癌作用的硒化合物54

2.7.7 抗辐射损伤作用的硒化合物55

2.7.8 含硒类固醇类化合物56

2.7.9 抗组织胺作用的硒化合物56

2.8 手性硒试剂及其在有机合成中的应用57

2.8.1 手性亲电硒试剂的制备及其在有机合成中的应用57

2.8.2 手性亲核硒试剂的制备及其在有机合成中的应用60

2.8.3 手性硒催化剂及其在有机合成中的应用61

第3章 硒的分析测定64

3.1 样品的预处理64

3.2 荧光光度法67

3.3 原子吸收光谱法68

3.3.1 石墨炉原子吸收法68

3.3.2 氢化物发生原子吸收法68

3.4 原子发射光谱法69

3.5 原子荧光光谱法71

3.6 色谱法72

3.6.1 气相色谱法73

3.6.2 高效液相色谱法74

3.7 加速器质谱法75

3.8 电感耦合等离子体质谱法77

3.8.1 电感耦合等离子体质谱法77

3.8.2 激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法80

3.9 中子活化分析法测定硒83

3.10 硒的形态分析85

3.10.1 电泳分离与检测86

3.10.2 色谱分离与检测87

3.10.3 不同硒形态的鉴别92

3.11 微量含硒蛋白分离检测技术进展94

3.11.1 基于凝胶电泳的含硒蛋白检测技术概述94

3.11.2 LA-ICP-MS检测凝胶分离后蛋白质中的硒95

3.11.3 Cap HPLC-ICP-MS和Nano HPLC-ICP-MS检测含硒蛋白96

3.11.4 MALDI-TOF-MS识别含硒蛋白97

3.11.5 Nano HPLC ESI-MS/MS鉴别含硒蛋白98

3.11.6 存在的问题98

第4章 硒蛋白基因组学106

4.1 真核生物硒蛋白基因组学106

4.1.1 真核生物硒蛋白基因中的SECIS106

4.1.2 果蝇硒蛋白基因组学的研究107

4.1.3 哺乳动物硒蛋白基因组学的研究109

4.1.4 昆虫类物种基因组中硒蛋白的计算机预测112

4.2 原核生物硒蛋白基因组学113

4.2.1 原核生物硒蛋白基因中的SECIS114

4.2.2 细菌硒蛋白基因组学117

4.2.3 马尾藻类海草硒蛋白基因组学122

4.2.4 古细菌硒蛋白基因组学123

4.3 展望125

第5章 硒蛋白生物合成的机理与相关因子127

5.1 硒蛋白生物合成的机理127

5.2 硒蛋白生物合成的相关调控因子129

5.2.1 SelA——硒代半胱氨酸合成酶129

5.2.2 SelB——硒代半胱氨酸延长因子132

5.2.3 SelC——tRNASec133

5.2.4 SelD——硒代磷酸合成酶137

5.2.5 SBP2——SECIS键合蛋白2141

第6章 谷胱甘肽过氧化物酶145

6.1 细胞谷胱甘肽过氧化物酶（cGPx）145

6.1.1 cGPx的分布145

6.1.2 cGPx的晶体结构145

6.1.3 cGPx的催化过程146

6.1.4 cGPx在氧化还原调节中的作用147

6.1.5 cGPx在信号转导中的作用148

6.1.6 cGPx与肿瘤的关系149

6.1.7 cGPx与糖尿病的关系149

6.1.8 cGPx与其他慢性病的关系149

6.2 胃肠道谷胱甘肽过氧化物酶（GPx-GI）150

6.2.1 GPx-GI的分布150

6.2.2 GPx-GI的表达调控150

6.2.3 GPx-GI与胃肠道疾病的关系151

6.2.4 GPx-GI与转录调控的关系152

6.3 血浆谷胱甘肽过氧化物酶（PGPx）153

6.3.1 PGPx的性质153

6.3.2 PGPx的结构154

6.3.3 PGPx的分布和调控154

6.3.4 PGPx的功能155

6.4 磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶（PHGPx）156

6.4.1 PHGPx的分布和结构156

6.4.2 PHGPx的种类157

6.4.3 非线粒体型和线粒体型PHGPx在调控细胞方面的作用159

6.4.4 线粒体磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶作为抗凋亡因子160

6.4.5 PHGPx与胚胎发育的关系161

6.4.6 PHGPx与雄性生育的关系161

6.5 生物医学中对GPx关注的问题162

6.5.1 GPx作为生物标志物162

6.5.2 GPx与肿瘤162

6.5.3 GPx与神经疾病163

第7章 碘甲腺原氨酸脱碘酶169

7.1 1型碘甲腺原氨酸脱碘酶169

7.1.1 D1是硒酶的发现170

7.1.2 基因结构、染色体位置、mRNA和蛋白质性质及组织分布170

7.1.3 亚细胞定位和拓扑学172

7.1.4 酶学性质和构效关系173

7.1.5 D1合成调节175

7.1.6 D1失活／降解调节178

7.2 2型碘甲腺原氨酸脱碘酶178

7.2.1 D2是含硒酶的发现178

7.2.2 基因结构、染色体位置、mRNA和蛋白质性质及组织分布179

7.2.3 亚细胞定位和三级结构181

7.2.4 酶学性质和构效关系182

7.2.5 D2合成调节183

7.2.6 D2降解调节184

7.3 3型碘甲腺原氨酸脱碘酶185

7.3.1 基因结构、染色体位置、mRNA和蛋白质性质及组织分布185

7.3.2 亚细胞定位和拓扑学187

7.3.3 酶学性质和构效关系187

7.3.4 D3合成调节187

7.3.5 D3降解调节188

7.3.6 三种脱碘酶的相同点189

7.4 碘甲腺原氨酸脱碘酶的主要生物学功能190

7.4.1 维持甲状腺激素内稳态190

7.4.2 胚胎发育191

7.4.3 D2在促甲状腺激素分泌反馈调节中的作用192

7.5 碘甲腺原氨酸脱碘酶与疾病192

7.5.1 脱碘酶与甲状腺疾病192

7.5.2 低T3综合征中D1活性降低193

7.5.3 血管瘤中D3过度表达导致消耗性甲状腺功能减退193

第8章 硫氧还蛋白还原酶200

8.1 引言200

8.2 TrxR的基本性质与结构200

8.2.1 硫氧还蛋白系统的基本性质200

8.2.2 硫氧还蛋白还原酶的分布与基因特点202

8.2.3 硫氧还蛋白还原酶的蛋白质结构204

8.3 TrxR的生物学活性205

8.3.1 催化氧化还原反应205

8.3.2 维持抗氧化剂再生207

8.3.3 防御氧化损伤208

8.3.4 调节细胞生长209

8.3.5 参与信号传导209

8.3.6 调节免疫应答211

8.4 TrxR与人类健康212

8.4.1 TrxR与肿瘤212

8.4.2 TrxR与AIDS213

8.4.3 TrxR与其他疾病214

第9章 硒蛋白P221

9.1 硒蛋白P的结构221

9.2 硒蛋白P的功能及其生物化学性质223

9.2.1 酶的活性223

9.2.2 结合肝素活性224

9.2.3 与重金属离子的结合224

9.2.4 抗氧化作用225

9.2.5 运输硒的功能225

9.2.6 增强精子形成227

9.3 疾病和补硒对血浆硒蛋白P水平的影响228

第10章 硒蛋白的生物模拟231

10.1 概述231

10.2 硒酶的人工模拟232

10.2.1 GPx的化学模拟232

10.2.2 化学修饰蛋白质模拟硒酶235

10.2.3 基因工程方法转化蛋白质为含硒酶239

10.3 硒蛋白模拟物抗氧化性质240

第11章 硒蛋白相关生物信息二级数据库244

11.1 建立硒蛋白相关生物信息二级数据库的必要性和可行性244

11.2 硒蛋白相关生物信息二级数据库的材料与工具244

11.2.1 硒蛋白相关生物信息二级数据库的数据来源244

11.2.2 硒蛋白相关生物信息二级数据库的开发249

11.3 硒蛋白相关生物信息二级数据库的内容253

11.3.1 硒蛋白相关生物信息二级数据库概况253

11.3.2 硒蛋白相关生物信息二级数据库的功能254

第12章 硒的生物效应与活性氧自由基263

12.1 生物体内的氧化损伤263

12.2 非酶硒化合物的抗氧化作用264

12.2.1 硒化合物与脂质过氧自由基的作用264

12.2.2 硒化合物对羟基自由基的作用267

12.2.3 硒化合物与单线态氧的作用268

12.3 硒化合物毒性的自由基机理270

12.4 硒生物效应的活性氧自由基机理273

12.5 活性氧自由基作为第二信使分子在亚硒酸钠诱导的细胞凋亡中的作用274

12.5.1 亚硒酸钠对SW480细胞胞内活性氧自由基含量的影响275

12.5.2 NAC、CAT抑制亚硒酸钠诱导的细胞线粒体膜电位（△Ψm）下降276

12.5.3 NAC、CAT、RR抑制亚硒酸钠产生的细胞毒性276

12.5.4 NAC、CAT、RR抑制亚硒酸钠诱导的细胞凋亡277

第13章 硒的代谢281

13.1 动物的硒代谢281

13.1.1 动物对硒的吸收281

13.1.2 硒在动物体内的分布282

13.1.3 硒的排泄283

13.1.4 动物体内硒代谢的途径284

13.2 硒的生物利用度290

13.2.1 硒的生物利用度的定义290

13.2.2 评估硒生物利用度的方法292

13.2.3 影响硒生物利用度的因素294

13.3 微生物的硒代谢295

13.3.1 硒-硫竞争与取代295

13.3.2 还原与氧化295

13.3.3 硒代氨基酸295

13.3.4 挥发性甲基化合物的形成297

13.4 植物的硒代谢297

13.4.1 硫-硒拮抗297

13.4.2 硒代氨基酸的形成298

13.4.3 挥发性硒化合物300

13.5 硒代谢研究的新进展301

第14章 硒的毒性305

14.1 动物的硒中毒305

14.1.1 家畜的硒中毒305

14.1.2 实验动物的硒中毒306

14.2 人的硒中毒308

14.2.1 职业性硒中毒308

14.2.2 地方性硒中毒308

14.3 各种硒化合物的毒性309

14.4 影响硒毒性的因素311

14.5 硒化合物的毒性作用机理312

14.6 硒中毒的预防和控制312

14.7 硒毒性研究的新结果313

第15章 微生物对硒的甲基化作用与对单质硒形成的调节作用319

15.1 硒的生物甲基化320

15.1.1 基本概况320

15.1.2 硒的生物甲基化机制323

15.1.3 硒的生物甲基化与生物修复324

15.1.4 值得关注的问题327

15.2 微生物对单质硒形成的调节作用328

15.2.1 概况328

15.2.2 单质硒的形成机制329

15.2.3 单质硒的形成在生物修复中的应用333

15.2.4 值得关注的问题333

15.3 螺旋藻对硒的甲基化作用与对单质硒形成的调节作用334

15.3.1 螺旋藻对硒的甲基化作用335

15.3.2 螺旋藻对单质硒形成的调节作用335

15.3.3 硒胁迫强度和硒剂量概念的提出337

第16章 硒和癌344

16.1 硒与癌的研究概况344

16.1.1 硒的地理分布特点与癌的关系344

16.1.2 实验动物研究344

16.1.3 人群实验研究344

16.2 硒化合物的化学形式与抗癌活性347

16.2.1 硒化合物的代谢途径和抗癌活性347

16.2.2 新的低毒抗癌硒化合物的研究348

16.2.3 硒酵母的成分和抗癌活性的研究349

16.2.4 富硒大蒜抗癌作用的研究349

16.3 硒抗癌作用的机理研究350

16.3.1 抗增殖作用350

16.3.2 硒对癌细胞遗传物质的影响352

16.3.3 硒抑制癌细胞的能量代谢352

16.3.4 硒对端粒和端粒酶活性的影响353

16.4 硒与肿瘤免疫353

16.4.1 硒对细胞免疫的影响353

16.4.2 硒对体液免疫的影响354

16.4.3 硒对非特异性免疫的影响355

16.4.4 硒的免疫作用的自由基机理355

第17章 硒与地方病360

17.1 硒与克山病360

17.1.1 缺硒是克山病发病的一个基本“水土因素”360

17.1.2 缺硒与克山病发病的机制361

17.2 硒与大骨节病365

17.2.1 流行病学研究365

17.2.2 缺硒与大骨节病的早期老化改变的关系366

17.2.3 低硒环境条件下大骨节病病因的探讨366

第18章 硒与白内障371

18.1 白内障形成的自由基机理371

18.1.1 晶状体的生理学和生物化学371

18.1.2 白内障的自由基机理372

18.2 缺硒与白内障373

18.2.1 缺硒易发白内障373

18.2.2 缺硒易发白内障的可能机理373

18.2.3 适当补硒可抑制白内障374

18.3 过量硒与白内障374

18.3.1 过量硒诱发白内障374

18.3.2 亚硒酸钠在晶状体中的代谢375

18.3.3 亚硒酸钠性白内障的自由基机理376

第19章 硒在农牧业中的应用380

19.1 硒与植物380

19.1.1 植物对硒的吸收380

19.1.2 硒在植物中的作用381

19.2 硒与动物384

19.2.1 硒的吸收及其在动物体内的分布384

19.2.2 硒的营养作用和缺硒症385

19.2.3 硒的毒性和动物的硒中毒386

19.3 硒在农牧业中的应用387

19.3.1 饲料、牧草的含硒量387

19.3.2 硒缺乏症的防治387

19.3.3 硒中毒的防治389

19.4 最近研究进展389

19.4.1 调节植物叶绿素合成、促进植物新陈代谢389

19.4.2 提高植物对环境胁迫的抗逆性390

第20章 环境中的硒395

20.1 硒在环境中的分布395

20.1.1 岩石中的硒395

20.1.2 土壤中的硒397

20.1.3 大气中的硒399

20.1.4 水中的硒399

20.2 硒在环境中的形态及迁移转化400

20.2.1 水中硒的迁移转化400

20.2.2 土壤中硒的迁移转化与可给性401

20.2.3 硒的甲基化过程与环境403

20.3 硒与环境无机污染物的相互作用405

20.3.1 硒与镉的相互作用405

20.3.2 硒与汞的相互作用406

20.3.3 硒与铅的相互作用408

20.3.4 硒与砷的相互作用409