Biyoinorganik Kimya Nedir?

Biyoinorganik kimya, esas olarak enzimlerin etkinlik üzerindeki doğrudan etkileri ile metal iyonlarının canlı dokularla nasıl etkileşime girdiğini araştırmayı içeren inorganik bir kimya dalıdır. İnsan vücudundaki enzimlerin ve proteinlerin üçte birinin birkaç anahtar yolla düzgün çalışması için metal iyonlarına dayandığı tahmin edilmektedir. Bu biyolojik alanlar, elektronlar yoluyla enerji aktarmak, oksijen taşımak ve azot metabolizması için mevcut metal iyonlarına sahip proteinleri kullanır. Hidrojenaz ayrıca, hidrojenin transferinden sorumlu olan mikroorganizma bazlı bir enzim olan vücuttaki metal iyonlarının yanı sıra, moleküller arasında alkil kimyasal grupların transferinden sorumlu enzimler olan alkil transferazlardan da etkilenir. Çinko, demir ve manganez gibi işlemlerde yer alan bir düzineden fazla metal vardır, vitamin bazlı metal elementler de potasyum ve kalsiyum gibi aktivitelerde önemli roller oynar.

Metal iyonlarının her grubu, biyoinorganik kimyada belirli bir işlev yelpazesi gerçekleştirir. Hem sodyum hem de potasyum, elektron yükü taşıyıcıları olarak işlev görür ve geçirgen zarlar boyunca bir yük dengesini korur. Magnezyum, kalsiyum ve çinko, hücresel düzeyde yapısal roller üstlenir ve özellikle magnezyum ve çinko, bileşiklerin bir su çözeltisinde parçalandığı hidroliz işlemini katalize edebilir. Molibden gibi metal iyonları azot fiksatör görevi görürken, demir ve bakır oksijen taşınmasında yardımcı olur. Bunların tümü vücutta önemli fonksiyonlar olmasına rağmen, biyoinorganik kimyanın prensipleri, bu tip fonksiyonları yerine getirmek için sadece manganez, lityum ve molibden gibi iz elementler gerektirir ve bunların fazladan olması toksik ve hatta öldürücü olabilir.

Birçok durumda, hayvanlar için biyokimya, vücutta bulunan bakterilerle işbirliği çabalarını içerir. Biyoinorganik kimya, vanadyum ve molibden metal iyonları gibi örneklerle bu simbiyotik ilişkiye dayanır, çünkü nitrojen tespit eden bakterilerin vücutta işlev görmesine yardımcı olurlar veya hidrojeni taşıyan hidrojenaz bazlı organizmalar. Bu metallerin birçoğu diyetle vücuda verilirken veya bakterilerde bulunurken, bazıları doğal olarak tutturulmuş metal iyon yapılarına sahip protein molekülleri olan metalloproteinlerin bileşenleri olarak mevcuttur.

Biyoinorganik kimyada metal iyonlarının doğal fizyolojik aktivitesinin yanı sıra, aynı zamanda farmasötik araştırmada bir çalışma konusudur. Metal iyonlarının ilaçlara bağlanması vücut tarafından daha kolay metabolize edilmelerini sağlayabilir. Metal iyonları için bu işlev çeşitliliği, inorganik kimyada çevre kimyasından toksikolojiye ve enzimoloji gibi özel alanlara kadar uzanan bir dizi doğa bilimleriyle sonuçlanır.