Co je bioinorganická chemie?

Bioinorganická chemie je větev anorganické chemie, která zahrnuje výzkum hlavně toho, jak kovové ionty interagují s živou tkáni, zejména prostřednictvím jejich přímého účinku na enzymatickou aktivitu. Odhaduje se, že jedna třetina enzymů a proteinů v lidském těle se spoléhá na kovové ionty, aby správně fungovaly několika klíčovými způsoby. Tyto biologické oblasti používají proteiny s kovovými ionty přítomnými k přenosu energie prostřednictvím elektronů, k transportu kyslíku a pro metabolismus dusíku. Hydrogenáza je také ovlivněna kovovými ionty v těle, což je enzym na bázi mikroorganismu zodpovědný za přenos vodíku, jakož i alkyltransferázy, což jsou enzymy odpovědné za přenos alkyl chemických skupin mezi molekuly. Do těchto procesů je zapojeno více než tucet kovů, včetně zinku, železa a manganu, přičemž kovové prvky na bázi vitamínů také hrají důležitou roli v takové aktivitě, jako je draslík a vápník.

Každá skupina kovových iontů provádí výběrový rozsah funkcí v bioinorganické chemii. Jak sodík, tak draslík působí jako nosiče náboje elektronů a udržují zůstatek náboje napříč propustnými membránami. Hořčík, vápník a zink vykonávají strukturální role na buněčné úrovni a zejména hořčík a zink mohou katalyzovat proces hydrolýzy, kde se sloučeniny rozkládají ve vodním roztoku. Kovové ionty, jako je molybdenum, působí jako fixater dusíku, zatímco železo a měď při transportu kyslíku. I když to jsou všechny důležité funkce v těle, principy bioinorganické chemie vyžadují pouze stopové prvky kovových iontů, jako je mangan, lithium a molybden, aby tyto typy funkcí mohly být toxické a dokonce lethal.

V mnoha případech zahrnuje biochemie pro zvířata kooperativní úsilí s bakteriemi přítomnými v těle. Bioinorganická chemie se spoléhá na tento symbiotický relatIonship s příklady, jako jsou kovové ionty vanadu a molybdenu, protože pomáhají bakteriím pro plnění dusíku fungovat v těle nebo na bázi hydrogenázy, které transportují vodík. Zatímco mnoho z těchto kovů je zavedeno do těla ze stravy nebo je přítomno v bakteriích, některé existují jako složky metaloproteinů, což jsou molekuly proteinů s přirozeně připojenými kovovými iontovými strukturami.

Kromě přirozené fyziologické aktivity kovových iontů v bioinorganické chemii jsou také předmětem studie ve farmaceutickém výzkumu. Připevnění kovových iontů k lékům může umožnit, aby byly tělem snadněji metabolizovány. Tato rozmanitost funkcí pro kovové ionty má za následek jejich studium řadou přírodních věd, které pracují v anorganické chemii od environmentální chemie po toxikologii a specializované oblasti, jako je enzymologie.