Hva er bioorganisk kjemi?

Bioorganisk kjemi er en gren av uorganisk kjemi som involverer forskning i hovedsak hvordan metallioner interagerer med levende vev, hovedsakelig gjennom deres direkte effekt på enzymaktivitet. Det anslås at en tredjedel av enzymer og proteiner i menneskekroppen er avhengig av metallioner for å fungere ordentlig på flere viktige måter. Disse biologiske områdene bruker proteiner med metallioner til stede for å overføre energi via elektroner, for å transportere oksygen og for nitrogenmetabolisme. Hydrogenase påvirkes også av metallioner i kroppen, som er et mikroorganismebasert enzym som er ansvarlig for overføring av hydrogen, samt alkyltransferaser, som er enzymer som er ansvarlige for overføring av alkymkjemiske grupper mellom molekyler. Det er over et dusin metaller som er involvert i slike prosesser, inkludert sink, jern og mangan, med vitaminbaserte metallelementer som også spiller viktige roller i slik aktivitet som kalium og kalsium.

Hver gruppe av metallioner utfører et utvalg funksjoner innen bioorganisk kjemi. Både natrium og kalium fungerer som elektronladningsbærere og opprettholder en ladningsbalanse over permeable membraner. Magnesium, kalsium og sink utfører strukturelle roller på cellenivå, og spesielt magnesium og sink kan katalysere prosessen med hydrolyse der forbindelser brytes ned i en vannløsning. Metallioner som molybden fungerer som et nitrogenfikser mens jern og kobber hjelper til med transport av oksygen. Selv om dette alle er viktige funksjoner i kroppen, krever prinsippene for bioorganisk kjemi bare sporstoffer av metallioner som mangan, litium og molybden for å utføre disse typer funksjoner, og en overflod av dem kan være giftig og til og med dødelig.

I mange tilfeller innebærer biokjemi for dyr samarbeidsinnsats med bakterier som er tilstede i kroppen. Bioorganisk kjemi er avhengig av dette symbiotiske forholdet med eksempler som metallionene av vanadium og molybden, da de hjelper nitrogenfikserende bakterier til å fungere i kroppen, eller hydrogenase-baserte organismer som transporterer hydrogen. Mens mange av disse metaller blir introdusert i kroppen fra kostholdet eller er til stede i bakterier, finnes noen som komponenter av metalloproteiner også, som er proteinmolekyler med naturlig festede metallionstrukturer.

Bortsett fra den naturlige fysiologiske aktiviteten til metallioner i bioorganisk kjemi, er de også gjenstand for studie i farmasøytisk forskning. Å knytte metallioner til medisiner kan gjøre det lettere for dem å metabolisere kroppen. Dette mangfoldet av funksjoner for metallioner resulterer i deres studie av en rekke naturvitenskapelige fag som arbeider i uorganisk kjemi fra miljøkjemi til toksikologi og spesialiserte felt som enzymologi.