Co je to bioinorganická chemie?

Bioinorganická chemie je odvětví anorganické chemie, které zahrnuje výzkum především toho, jak kovové ionty interagují s živou tkání, zejména jejich přímým účinkem na enzymatickou aktivitu. Odhaduje se, že jedna třetina enzymů a proteinů v lidském těle závisí na kovových iontech, aby správně fungovaly několika klíčovými způsoby. Tyto biologické oblasti používají proteiny s přítomnými kovovými ionty k přenosu energie prostřednictvím elektronů, k transportu kyslíku ak metabolismu dusíku. Hydrogenáza je také ovlivněna kovovými ionty v těle, což je enzym na bázi mikroorganismů odpovědný za přenos vodíku, jakož i alkyltransferázy, což jsou enzymy odpovědné za přenos alkylových chemických skupin mezi molekulami. Těchto procesů se účastní více než tucet kovů, včetně zinku, železa a manganu, přičemž kovové prvky na bázi vitamínu také hrají důležitou roli v takové činnosti, jako je draslík a vápník.

Každá skupina kovových iontů vykonává vybranou škálu funkcí v bioinorganické chemii. Sodík i draslík působí jako nosiče elektronového náboje a udržují rovnováhu náboje napříč propustnými membránami. Hořčík, vápník a zinek hrají strukturální roli na buněčné úrovni a zejména hořčík a zinek mohou katalyzovat proces hydrolýzy, kdy se sloučeniny rozkládají ve vodném roztoku. Kovové ionty, jako je molybden, působí jako fixátor dusíku, zatímco železo a měď napomáhají 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 vykonávaly, a jejich nadbytek může být toxický a dokonce smrtelný.

V mnoha případech zahrnuje biochemie pro zvířata společné úsilí s bakteriemi přítomnými v těle. Bioinorganická chemie se spoléhá na tento symbiotický vztah s příklady, jako jsou kovové ionty vanadu a molybdenu, protože pomáhají fungovat v těle bakteriemi vázajícími dusík nebo organismy založené na hydrogenaci, které transportují vodík. Zatímco mnoho z těchto kovů je zaváděno do těla z potravy nebo je přítomno v bakteriích, některé existují také jako složky metaloproteinů, což jsou proteinové molekuly s přirozeně připojenými kovovými iontovými strukturami.

Kromě přirozené fyziologické aktivity kovových iontů v bioinorganické chemii jsou také předmětem studia farmaceutického výzkumu. Připojení kovových iontů k lékům jim může umožnit snadnější metabolizaci v těle. Tato rozmanitost funkcí kovových iontů vede k jejich studiu řadou přírodních věd, které pracují v anorganické chemii od chemie životního prostředí po toxikologii a specializované obory, jako je enzymologie.