Vad är bioorganisk kemi?

Bioorganisk kemi är en gren av oorganisk kemi som involverar forskning i huvudsak hur metalljoner interagerar med levande vävnad, främst genom deras direkta effekt på enzymaktivitet. Det uppskattas att en tredjedel av enzymer och proteiner i människokroppen förlitar sig på metalljoner för att fungera korrekt på flera viktiga sätt. Dessa biologiska områden använder proteiner med metalljoner närvarande för att överföra energi via elektroner, för att transportera syre och för kvävmetabolism. Hydrogenas påverkas också av metalljoner i kroppen, som är ett mikroorganismbaserat enzym som ansvarar för överföring av väte, såväl som alkyltransferaser, som är enzymer som ansvarar för överföring av alkymkemiska grupper mellan molekyler. Det finns över ett dussin metaller som är involverade i sådana processer, inklusive zink, järn och mangan, med vitaminbaserade metallelement som också spelar viktiga roller i sådan aktivitet som kalium och kalcium.

Varje grupp metalljoner utför ett urval av funktioner inom bioinorganisk kemi. Både natrium och kalium fungerar som elektronladdningsbärare och upprätthåller en laddningsbalans över permeabla membran. Magnesium, kalcium och zink utför strukturella roller på cellnivå, och i synnerhet magnesium och zink kan katalysera hydrolysprocessen där föreningar bryts ned i en vattenlösning. Metalljoner som molybden fungerar som kvävefixer medan järn och koppar hjälper till att transportera syre. Även om dessa alla är viktiga funktioner i kroppen, kräver principerna för bioorganisk kemi endast spårelement av metalljoner som mangan, litium och molybden för att utföra dessa typer av funktioner och en överflöd av dem kan vara giftiga och till och med dödliga.

I många fall innebär biokemi för djur samarbetsinsatser med bakterier som finns i kroppen. Bioinorganisk kemi förlitar sig på detta symbiotiska samband med exempel som metalljoner av vanadium och molybden, eftersom de hjälper kvävefixerande bakterier att fungera i kroppen, eller hydrasasbaserade organismer som transporterar väte. Medan många av dessa metaller införs i kroppen från kosten eller finns i bakterier, finns vissa som komponenter av metalloproteiner också, som är proteinmolekyler med naturligt fästa metalljonstrukturer.

Bortsett från den naturliga fysiologiska aktiviteten hos metalljoner i bioorganisk kemi, är de också ett ämne för läkemedelsforskning. Att fästa metalljoner på läkemedel kan göra det lättare att metabolisera dem av kroppen. Denna mångfald av funktioner för metalljoner resulterar i deras studie av en rad naturvetenskaper som arbetar inom oorganisk kemi från miljökemi till toxikologi och specialiserade områden som enzymologi.