Kaj je bioanorganska kemija?

Bioanorganska kemija je veja anorganske kemije, ki vključuje raziskave predvsem o interakciji kovinskih ionov z živim tkivom, predvsem z neposrednim učinkom na aktivnost encimov. Ocenjuje se, da se ena tretjina encimov in beljakovin v človeškem telesu zanaša na pravilno delovanje kovinskih ionov na več ključnih načinov. Ta biološka področja uporabljajo beljakovine s prisotnimi kovinskimi ioni za prenos energije prek elektronov, za transport kisika in za presnovo dušika. Na hidrogenazo vplivajo tudi kovinski ioni v telesu, ki je encim na osnovi mikroorganizmov, ki je odgovoren za prenos vodika, pa tudi alkiltransferaze, ki so encimi, ki so odgovorni za prenos alkilnih kemičnih skupin med molekule. V takšne procese je vključenih več kot ducat kovin, vključno s cinkom, železom in manganom, pri čemer imajo pomembno vlogo tudi kovinski elementi na osnovi vitaminov, kot sta kalij in kalcij.

Vsaka skupina kovinskih ionov opravlja izbrano vrsto funkcij v bioanorganski kemiji. Tako natrij kot kalij delujeta kot nosilca naboja elektronov in vzdržujeta ravnovesje naboja skozi prepustne membrane. Magnezij, kalcij in cink opravljajo strukturne vloge na celični ravni, zlasti magnezij in cink pa lahko katalizirata proces hidrolize, kjer se spojine razgradijo v vodni raztopini. Kovinski ioni, kot je molibden, delujejo kot fiksator dušika, medtem ko železo in baker pomagata pri transportu kisika. Čeprav so vse to pomembne funkcije v telesu, načela bioanorganske kemije zahtevajo le elemente v sledovih kovinskih ionov, kot so mangan, litij in molibden, da opravljajo te vrste funkcij, njihova prevelika količina pa je lahko strupena in celo smrtna.

V mnogih primerih biokemija za živali vključuje prizadevanja za sodelovanje z bakterijami, ki so prisotne v telesu. Bioanorganska kemija se opira na to simbiotično razmerje s primeri, kot sta kovinski ioni vanadija in molibdena, saj pomagajo bakterijam, ki fiksirajo dušik, delovati v telesu, ali organizmom na osnovi hidrogenaze, ki prenašajo vodik. Medtem ko se mnoge od teh kovin vnesejo v telo s prehrano ali so prisotne v bakterijah, nekatere obstajajo tudi kot sestavine metaloproteinov, ki so beljakovinske molekule z naravno pritrjenimi strukturami kovinskih ionov.

Poleg naravne fiziološke aktivnosti kovinskih ionov v bioanorganski kemiji so predmet študija tudi v farmacevtskih raziskavah. Pritrditev kovinskih ionov na zdravila lahko omogoči, da jih telo hitreje presnovi. Rezultat te raznolikosti funkcij kovinskih ionov je njihova študija s strani vrste naravoslovnih znanosti, ki se ukvarjajo z anorgansko kemijo od okoljske kemije do toksikologije in specializiranih področij, kot je encimologija.