Cos'è la chimica bioinorganica?

La chimica bioinorganica è un ramo della chimica inorganica che comporta la ricerca su come ioni metallici interagiscono con il tessuto vivente, principalmente attraverso il loro effetto diretto sull'attività enzimatica.Si stima che un terzo di enzimi e proteine nel corpo umano si basi su ioni metallici per funzionare correttamente in diversi modi chiave.Queste aree biologiche utilizzano proteine con ioni metallici presenti per trasferire energia attraverso elettroni, per trasportare ossigeno e per il metabolismo dell'azoto.L'idrogenasi è anche influenzata da ioni metallici nel corpo, che è un enzima a base di microrganismo responsabile del trasferimento di idrogeno, nonché alchiltransferasi, che sono enzimi responsabili del trasferimento di gruppi chimici alchilici tra le molecole.Ci sono oltre una dozzina di metalli coinvolti in tali processi, tra cui zinco, ferro e manganese, con elementi metallici a base di vitamina che svolgono anche ruoli importanti in tale attività come il potassio e il calcio.

Ogni gruppo di ioni metallici esegue una gamma selezionatadi funzioni nella chimica bioinorganica.Sia il sodio che il potassio fungono da vettori di carica elettronica e mantengono un saldo di carica attraverso membrane permeabili.Il magnesio, il calcio e lo zinco svolgono ruoli strutturali a livello cellulare e il magnesio e lo zinco in particolare possono catalizzare il processo di idrolisi in cui i composti vengono scomposti in una soluzione d'acqua.Gli ioni metallici come il molibdeno agiscono come fissater di azoto mentre l'aiuto di ferro e rame nel trasporto di ossigeno.Mentre queste sono tutte funzioni importanti nel corpo, i principi della chimica bioinorganica richiedono solo oligoelementi di ioni metallici come manganese, litio e molibdeno per svolgere questi tipi di funzioni e una loro sovrabbondanza può essere tossico e persino letale.

In molti casi, la biochimica per gli animali coinvolge sforzi cooperativi con batteri presenti nel corpo.La chimica bioinorganica si basa su questa relazione simbiotica con esempi come gli ioni metallici del vanadio e del molibdeno, poiché aiutano i batteri che fissavano l'azoto a funzionare nel corpo o organismi a base di idrogenasi che trasportano idrogeno.Mentre molti di questi metalli sono introdotti nel corpo dalla dieta o sono presenti nei batteri, alcuni esistono anche come componenti delle metalloproteine, che sono molecole proteiche con strutture di ioni metallici a livello naturale.

A parte la naturale attività fisiologica degli ioni metallici nella chimica bioinorganica, sono anche oggetto di studio nella ricerca farmaceutica.Allegare ioni metallici ai farmaci può consentire loro di essere metabolizzati più facilmente dal corpo.Questa diversità di funzioni per ioni metallici si traduce nel loro studio con una serie di scienze naturali che lavorano in chimica inorganica dalla chimica ambientale a tossicologia e campi specializzati come l'enzimologia.