Co to jest chemia bioinorganiczna?
Chemia bioinorganiczna jest gałęzią chemii nieorganicznej, która obejmuje badania głównie w zakresie interakcji jonów metali z tkanką żyjącą, głównie poprzez ich bezpośredni wpływ na aktywność enzymatyczną. Szacuje się, że jedna trzecia enzymów i białek w ludzkim ciele opiera się na jonach metali, aby działać prawidłowo na kilka kluczowych sposobów. Te obszary biologiczne wykorzystują białka z jonami metali obecnych do przenoszenia energii przez elektrony, transport tlenu i do metabolizmu azotu. Na jony metali mają również wpływ na wodorazę w ciele, który jest enzymem opartym na mikroorganizmie odpowiedzialnym za przenoszenie wodoru, a także alkilotransferazy, które są enzymami odpowiedzialnymi za przenoszenie grup chemicznych alkilowych wśród cząsteczek. Istnieje kilkanaście metali, które biorą udział w takich procesach, w tym cynk, żelazo i mangan, z elementami metalowymi na bazie witamin, również odgrywają ważną rolę w takiej aktywności, jak potas i wapń.
Każda grupa jonów metali wykonuje wybrany zakres funkcji w chemii bioinorganicznej. Zarówno sód, jak i potas działają jako nośniki ładunku elektronowego i utrzymują równowagę ładunku w przepuszczalnych membranach. Magnez, wapń i cynk pełnią role strukturalne na poziomie komórkowym, a w szczególności magnezu i cynku mogą katalizować proces hydrolizy, w którym związki są rozkładane w roztworze wodnym. Jony metali, takie jak molibdenum, działają jako utrwalacz azotowy, podczas gdy żelazo i miedzi w transporcie tlenu. Chociaż wszystkie są to ważne funkcje w ciele, zasady chemii bioinorganicznej wymagają jedynie elementów śladowych jonów metali, takich jak mangan, lit i molibden, aby wykonywać tego rodzaju funkcje, a ich nadmiar może być toksyczny, a nawet śmiertelny.
W wielu przypadkach biochemia zwierząt obejmuje kooperacyjne wysiłki z bakteriami obecnymi w ciele. Chemia bioinorganiczna polega na tym relacji symbiotycznejJonship z przykładami, takimi jak jony metali wanadu i molibdenu, ponieważ pomagają bakteriom ustalania azotu w funkcjonowaniu w organizmie, lub organizmy oparte na wodorazie, które transportują wodór. Podczas gdy wiele z tych metali jest wprowadzanych do ciała z diety lub jest obecnych w bakteriach, niektóre istnieją również jako składniki metaloprotein, które są cząsteczkami białka z naturalnie przywiązanymi strukturami jonów metali.
Oprócz naturalnej aktywności fizjologicznej jonów metali w chemii bioinorganicznej, są one również przedmiotem badań w badaniach farmaceutycznych. Przyłączanie jonów metali do leków może umożliwić ich łatwiejsze metabolizowane przez ciało. Ta różnorodność funkcji jonów metali powoduje ich badanie przez szereg nauk przyrodniczych, które działają w chemii nieorganicznej, od chemii środowiska po toksykologię i wyspecjalizowane dziedziny, takie jak enzymologia.