Was ist die bioinorganische Chemie?

bioinorganische Chemie ist ein Zweig der anorganischen Chemie, die untersucht wird, wie Metallionen mit lebendem Gewebe interagieren, hauptsächlich durch ihre direkte Wirkung auf die Enzymaktivität. Es wird geschätzt, dass ein Drittel der Enzyme und Proteine ​​im menschlichen Körper auf Metallionen beruht, um in mehrfacher wichtiger Weise ordnungsgemäß zu funktionieren. Diese biologischen Bereiche verwenden Proteine ​​mit vorhandenen Metallionen, um Energie über Elektronen zu übertragen, Sauerstoff zu transportieren und zum Stickstoffstoffwechsel. Die Hydrogenase wird auch durch Metallionen im Körper betroffen, ein Enzym auf Mikroorganismen, das für die Übertragung von Wasserstoff sowie Alkyltransferasen verantwortlich ist. Es gibt über ein Dutzend Metalle, die an solchen Prozessen beteiligt sind, einschließlich Zink, Eisen und Mangan, wobei Metallelemente auf Vitaminbasis auch eine wichtige Rolle bei solchen Aktivitäten wie Kalium und Kalzium spielen.

Jede Gruppe von Metallionen führt einen ausgewählten Funktionsbereich in der bioinorganischen Chemie aus. Sowohl Natrium als auch Kalium wirken als Elektronenladungsträger und halten einen Ladungsbilanz über durchlässige Membranen auf. Magnesium, Calcium und Zink spielen strukturelle Rollen auf zellulärer Ebene, und insbesondere Magnesium und Zink können den Hydrolyseprozess katalysieren, bei dem Verbindungen in einer Wasserlösung abgebrochen werden. Metallionen wie Molybdän wirken als Stickstofffixierer, während Eisen und Kupfer beim Transport von Sauerstoff helfen. Während dies alles wichtige Funktionen im Körper sind, erfordern die Prinzipien der bioinorganischen Chemie nur Spurenelemente von Metallionen wie Mangan, Lithium und Molybdän, um diese Art von Funktionen auszuführen, und eine Überfülle kann giftig und sogar lethal sein.

In vielen Fällen beinhaltet die Biochemie für Tiere kooperative Bemühungen mit im Körper vorhandenen Bakterien. Die bioinorganische Chemie stützt sich auf diesen symbiotischen RelatIonenz mit Beispielen wie die Metallionen von Vanadium und Molybdän, da sie stickstofffixierende Bakterien im Körper oder in Hydrogenase-basierte Organismen, die Wasserstoff transportieren, helfen. Während viele dieser Metalle aus der Ernährung in den Körper eingeführt werden oder in Bakterien vorhanden sind, existieren einige auch als Komponenten von Metalloproteinen, bei denen es sich um Proteinmoleküle mit natürlichen Metallionenstrukturen handelt.

Abgesehen von der natürlichen physiologischen Aktivität von Metallionen in der bioinorganischen Chemie sind sie auch Untersuchung in der pharmazeutischen Forschung. Das Anbringen von Metallionen an Drogen kann es ihnen ermöglichen, vom Körper leichter metabolisiert zu werden. Diese Vielfalt von Funktionen für Metallionen führt zu ihrer Studie einer Reihe von Naturwissenschaften, die in der anorganischen Chemie von Umweltchemie bis hin zu Toxikologie und spezialisierten Bereichen wie Enzymologie arbeiten.