Hvad er bioinorganisk kemi?

Bioorganisk kemi er en gren af ​​uorganisk kemi, der primært involverer forskning i, hvordan metalioner interagerer med levende væv, hovedsageligt gennem deres direkte virkning på enzymaktivitet. Det anslås, at en tredjedel af enzymer og proteiner i den menneskelige krop er afhængig af metalioner til at fungere korrekt på flere nøglemåder. Disse biologiske områder bruger proteiner med metalioner til stede for at overføre energi via elektroner, til at transportere ilt og til nitrogenmetabolisme. Hydrogenase påvirkes også af metalioner i kroppen, som er et mikroorganismebaseret enzym, der er ansvarlig for overførslen af ​​brint, såvel som alkyltransferaser, som er enzymer, der er ansvarlige for overførslen af ​​alkymkemiske grupper mellem molekyler. Der er over et dusin metaller, der er involveret i sådanne processer, herunder zink, jern og mangan, med vitaminbaserede metalelementer også spiller vigtige roller i sådan aktivitet som kalium og calcium.

Hver gruppe af metalioner udfører et udvalgt interval af funktioner inden for bioorganisk kemi. Både natrium og kalium fungerer som elektronladningsbærere og opretholder en ladningsbalance på tværs af permeable membraner. Magnesium, calcium og zink udfører strukturelle roller på celleniveau, og især magnesium og zink kan katalysere hydrolyseprocessen, hvor forbindelser nedbrydes i en vandopløsning. Metalioner, såsom molybdæn, fungerer som en nitrogenfixer, mens jern og kobber hjælper med transport af ilt. Selvom dette alle er vigtige funktioner i kroppen, kræver principperne for bioorganisk kemi kun sporelementer af metalioner såsom mangan, lithium og molybdæn for at udføre disse typer funktioner, og en overflod af dem kan være giftige og endda dødelige.

I mange tilfælde involverer biokemi til dyr samarbejde med bakterier, der er til stede i kroppen. Bioinorganisk kemi er afhængig af dette symbiotiske forhold til eksempler som metalioner af vanadium og molybdæn, da de hjælper nitrogenfikserende bakterier med at fungere i kroppen eller hydrogenase-baserede organismer, der transporterer brint. Mens mange af disse metaller introduceres i kroppen fra kosten eller findes i bakterier, findes nogle også som komponenter af metalloproteiner, som er proteinmolekyler med naturligt bundne metalionstrukturer.

Bortset fra den naturlige fysiologiske aktivitet af metalioner i bioinorganisk kemi, er de også et emne til undersøgelse i farmaceutisk forskning. Ved at fastgøre metalioner til medicin kan de lettere metaboliseres af kroppen. Denne mangfoldighed af funktioner for metalioner resulterer i deres undersøgelse af en række naturvidenskaber, der arbejder i uorganisk kemi fra miljøkemi til toksikologi og specialiserede områder som enzymologi.