Bioanorganska kemija
Povzeto po Bioinorganic chemistry from Wikipedia, the free encyclopedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Bioinorganic_chemistry
Bioanorganska kemija je področje, ki proučuje vlogo kovin v biologiji. Obravnava tako naravne pojave, kot je denimo obnašanje kovinskih proteinov oz. metaloproteinov, kot tudi umetno vnesene kovine, vključno s tistimi, ki niso bistvene v medicini in toksikologiji. Veliko bioloških procesov, kot je recimo dihanje, je odvisnih od molekul, ki jih uvrščamo v področje anorganske kemije. To področje raziskuje tudi anorganske modele oz. mimetike, ki oponašajo obnašanje metaloproteinov.[1]
Kot mešanica biokemije in anorganske kemije je bioanorganska kemija pomembna v pojasnjevanju udeležbe elektron-transfer proteinov, vezave substrata in njegove aktivacije, kemije prenosa atomov in skupin, kot tudi lastnosti kovin v biološki kemiji. Uspešen razvoj interdisciplinarnega dela je ključen za napredek bioanorgaske kemije.[2]
Sestava živih organizmov
Približno 99 % mase sesalcev predstavljajo elementi ogljik, dušik, kalcij, natrij, klor, kalij, vodik, fosfor, kisik in žveplo.[3] Organske spojine (proteini, lipidi in ogljikovi hidrati) večinoma vsebujejo ogljik in dušik, večina kisika in vodika pa je prisotna v obliki vode.[3] Celoten nabor kovin vsebujočih biomolekul v celici proučuje metalomika.
Zgodovina
Paul Ehrlich je uporabljal organoarzene (“arzenike”) za zdravljenje sifilisa, s čimer je pokazal pomembnost kovin oz. polkovin za medicino, ki se je razcvetela z Rosenbergovim odkritjem proti rakavega delovanja cisplatina (cis-PtCl2(NH3)2). Prvi protein, ki jim ga je uspelo kristalizrati, je bila ureaza, za katero se je kasneje izkazalo, da vsebuje nikelj kot aktivno mesto. Vitamin B12, zdravilo za perniciozno anemijo, je kristalografsko predstavila Dorothy Crowfoot Hodgkin. Kristalografsko je dokazala, da makrociklični corrin vsebuje kobalt. Watson-Crickova oblika DNA predstavlja ključno strukturno vlogo polimerov, ki vsebujejo fosfat.
Teme v bioanorganski kemiji
V bioanorganski kemiji je mogoče prepoznati več različnih sistemov. Glavna področja so:
Transport in hramba kovinskih ionov
Raznovrsten nabor transportnih sredstev (npr. ionska črpalka Na+/K+ ATPaza), vakuole, shranjevalni proteini (npr. feritin) in majhne molekule (npr. sideroforji) so zadolženi za uravnavanje koncentracije kovinskih ionov in njihovo biodostopnost v živih organizmih. Ključno je, da mnogo esencialnih kovin ni zlahka dostopnih proteinom v končni fazi zaradi slabe topnosti v vodnih raztopinah oz. deficitarnega celičnega okolja. Organizmi so razvili različne strategije za zbiranje in transport teh elementov, poleg tega tudi omejijo njihovo citotoksičnost.
Encimatika
Toksičnost
Nekateri kovinski ioni so strupeni za ljudi in mnoge živali. V povezavi s toksičnostjo svinca je bila pregledana bioanorganska kemija svinca.[4]
