Chimie bioanorganică | studiază rolul metalelor în biologie

Chimia bioinorganică studiază rolul metalelor în biologie. De asemenea, studiază fenomenele naturale, cum ar fi comportamentul metaloproteinelor și metalele introduse artificial în medicină și toxicologie. Multe procese biologice, cum ar fi respirația, depind de unele molecule anorganice. Chimia bioinorganică include, de asemenea, studiul modelelor anorganice sau al imitațiilor care imită modul de funcționare a metaloproteinelor.

Este un amestec de biochimie și chimie anorganică. Chimia bioinorganică studiază implicațiile pentru biologie ale proteinelor de transfer de electroni, legarea și activarea substratului, chimia atomilor și a grupurilor, precum și proprietățile metalelor.



 

Istoric

Paul Ehrlich a folosit organoarsenice ("arsenicale") pentru tratamentul sifilisului. Acest lucru a demonstrat relevanța metalelor, sau cel puțin a metaloizilor, pentru medicină. Apoi, Rosenberg a descoperit activitatea anticancerigenă a cisplatinului (cis-PtCl2 (NH3 )2 ). Prima proteină cristalizată vreodată a fost ureaza. Aceasta are nichel în situsul său activ. Vitamina B12 , remediul pentru anemia pernicioasă, a fost demonstrată prin cristalografie de Dorothy Hodgkin că are un atom de cobalt într-un macrociclu de corină. Structura Watson-Crick pentru ADN a demonstrat rolul structural cheie jucat de polimerii care conțin fosfați.



 

Domenii de cercetare

Unele domenii de interes în cercetare sunt:

  • Transportul și stocarea ionilor metalici: această categorie cuprinde o colecție diversă de canale ionice, pompe ionice (de exemplu, NaKATPază), vacuole, siderofori și alte proteine și molecule mici al căror scop este de a controla cu atenție concentrația de ioni metalici din celulă (uneori denumită metalom).
  • Enzimele hidrolaze: acestea includ o colecție diversă de proteine care interacționează cu apa și cu substraturile. Exemple din această clasă de metaloproteine sunt anhidraza carbonică, metalofosfatazele și metaloproteinazele.
  • Proteine de transfer de electroni care conțin metale:
    • proteine fier-sulfură, cum ar fi rubredoxinele, ferredoxinele și proteinele Rieske
    • proteine albastre de cupru
    • citocromi
  • Proteinele de transport și activare a oxigenului: acestea utilizează metale precum fierul, cuprul și manganul. Hemul este utilizat de globulele roșii sub formă de hemoglobină pentru transportul oxigenului. Alte sisteme de transport al oxigenului includ mioglobina, hemocianina și hemeritrina. Oxidazele și oxigenazele sunt sisteme metalice întâlnite în întreaga natură care profită de oxigen pentru a efectua reacții importante, cum ar fi generarea de energie. Unele metaloproteine sunt concepute pentru a proteja un sistem biologic de efectele potențial dăunătoare ale oxigenului și ale altor molecule reactive care conțin oxigen, cum ar fi peroxidul de hidrogen. O metaloproteină complementară celor care reacționează cu oxigenul este clorofila, baza fotosintezei. Clorofila este un pigment cu inel de carbon, similar altor pigmenți porfirine, cum ar fi hema. În centrul inelului de clorină se află un ion de magneziu. Acest sistem face parte din mașinăria proteică complexă care produce oxigen în timp ce plantele fac fotosinteza.
  • Sistemele bioorganometalice, cum ar fi hidrogenazele și metilcobalamina, sunt exemple biologice de compuși organometalici. Acest domeniu se concentrează mai mult pe utilizarea metalelor de către organismele unicelulare. Compușii bioorganometalici sunt importanți în chimia mediului.
  • Căile metabolismului azotului: acestea utilizează metale. Nitrogenaza este una dintre cele mai cunoscute metaloproteine asociate cu metabolismul azotului. Mai recent, a fost examinată importanța cardiovasculară și neuronală a oxidului de azot, inclusiv a enzimei oxid de azot sintetază. (A se vedea și: asimilarea azotului).
  • Metale în medicină: este vorba de studiul conceperii și mecanismului de acțiune al produselor farmaceutice care conțin metale și al compușilor care interacționează cu ionii metalici endogeni în situsurile active ale enzimelor. Acest domeniu divers include medicamentele anticancerigene din platină și ruteniu, agenții chelanți, chaperonii medicamentoși din aur și agenții de contrast cu gadoliniu.
  • În domeniul sănătății mintale: s-a constatat că unii compuși anorganici tratează anumite tulburări. De exemplu, carbonatul de litiu a fost utilizat pentru a trata mania în tulburarea bipolară.


 

Mai multe informații

  • Heinz-Bernhard Kraatz (editor), Nils Metzler-Nolte (editor), Concepts and Models in Bioinorganic Chemistry, John Wiley and Sons, 2006, ISBN 3-527-31305-2.
  • Ivano Bertini, Harry B. Gray, Edward I. Stiefel, Joan Selverstone Valentine, Biological Inorganic Chemistry, University Science Books, 2007, ISBN 1-891389-43-2
  • Wolfgang Kaim, Brigitte Schwederski "Bioinorganic Chemistry: Elemente anorganice în chimia vieții". John Wiley and Sons, 1994, ISBN 0-471-94369-X
  • Ivano Bertini, Harry B. Gray, Stephen J. Lippard, Joan Selverstone Valentine, "Bioinorganic Chemistry", University Science Books, 1994, ISBN 0-935702-57-1.
  • Stephen J. Lippard, Jeremy M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry, University Science Books, 1994, ISBN 0-935702-72-5
  • Rosette M. Roat-Malone, Bioinorganic Chemistry : A Short Course, John Wiley & Sons|Wiley-Interscience, 2002, ISBN 0-471-15976-X.
  • J.J.R. Fraústo da Silva și R.J.P. Williams, The biological chemistry of the elements: Chimia anorganică a vieții, ediția a 2-a, Oxford University Press, 2001, ISBN 0-19-850848-4
  • Lawrence Que, Jr., ed., Physical Methods in Bioinorganic Chemistry, University Science Books, 2000, ISBN 1-891389-02-5.

Chimie

Chimie analitică - Biochimie - Biochimie - Chimie bioorganică - Chimie bioorganică - Chimie biofizică - Biologie chimică - Biologie chimică - Fizică chimică - Educație chimică - Chimie computațională - Electrochimie - Chimia mediului - Chimie ecologică - Chimie anorganică - Chimia materialelor - Chimie farmaceutică - Chimie nucleară - Chimie organică - Chimie organometalică - Chimie organometalică - Farmacie - Chimie fizică - Chimie fotochimică - Chimia polimerilor - Chimia stării solide - Chimie supramoleculară - Chimie teoretică - Termochimie - Chimie umedă

Lista biomoleculelor - Lista compușilor anorganici - Lista compușilor organici - Tabelul periodic

 

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este chimia bioinorganică?


R: Chimia bioinorganică este studiul rolului metalelor în biologie, precum și al fenomenelor naturale, cum ar fi comportamentul metaloproteinelor și al metalelor introduse artificial în medicină și toxicologie. De asemenea, implică studierea modelelor anorganice sau a imitațiilor care imită modul de funcționare a metaloproteinelor, ceea ce combină biochimia cu chimia anorganică.

Î: Ce procese biologice depind de unele molecule anorganice?


R: Multe procese biologice, cum ar fi respirația, depind de unele molecule anorganice.

Î: Ce presupune studierea chimiei bioinorganice?


R: Chimia bioinorganică presupune studierea implicațiilor pentru biologie ale proteinelor de transfer de electroni, legarea și activarea substratului, chimia atomilor și a grupurilor, precum și proprietățile metalelor.

Î: Cum combină chimia bioinorganică biochimia cu chimia anorganică?


R: Chimia bioinorganică combină biochimia cu chimia anorganică prin studierea în modele organice sau mimetice care imită modul de funcționare a metaloproteinelor.

Î: Care sunt exemple de fenomene naturale studiate de către chimiștii bioinorganici?


R: Printre exemplele de fenomene naturale studiate de chimiștii bioinorganici se numără comportamentul metaloproteinelor și al metalelor introduse artificial în medicină și toxicologie.

Î: Ce legătură au proteinele de transfer de electroni cu chimia bioinorganică?


R: Proteinele de transfer de electroni reprezintă un aspect studiat de chimia bioinoragnică, alături de legarea și activarea substratului, chimia atomilor și a grupurilor, precum și proprietățile metalelor.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3