Biyoinorganik kimyası (ya da inorganik biyokimya veya inorganik biyokimya) arabirimi bir bilimsel uzmanlık kimya - biyoloji arasında daha kesin olarak bulunur, biyokimya ve İnorganik kimya (kimyası metal elemanlar ).
Biyolojik sistemlerde metal atomları içeren kimyasal türlerle ilgilenmektedir . Biyoinorganik kimya da ilgilenen bir sentez içinde yapay kompleksleri (biz söz bu durumda faaliyetlerini çoğaltmak bile biyolojik sistemlerin işleyişi, ya anlamak için biomimetic kimyası ).
Paul Ehrlich , sifiliz tedavisi için arsenik bileşikleri kullandı ve tıpta metalik elementlerin (bu durumda arsenik bir metaloiddir ) kullanılmasının uygunluğunu gösterdi . Keşfiyle Bu strateji meyvesini anti-kanser aktivitesi arasında sisplatin (sis-PTCL 2 (NH 3 ) 2 ).
Kristalleşen ilk protein üreazdı . Bu proteinin daha sonra aktif bölgede nikel içerdiği gösterildi . Dorothy Hodgkin gösterdi kristalografik bu vitamin B 12 kompleks ihtiva makrosikle arasında kobalt .
DNA yapısının keşfi, Watson ve Crick'in tarafından yapılandırılması rolünü göstermiştir fosfat birimleri polimer formunda uygulanabilir.
Biyoinorganik kimya, çeşitli farklı sistemlerle ilgilidir. Bu alanlar metal iyonlarının taşınması ve depolanmasını, metalloenzimleri içerir: hidrolitik metalloenzimler, elektron transfer metaloproteinleri, dioksijenin taşınması ve aktivasyonu için kullanılan metalloproteinler ve ayrıca biyoorganometalik sistemler (metal- karbon bağı ile ). Biyoinorganik kimya, biyolojik sistemlerde metalik katyonların dinamiğinin incelenmesi ve metalik elementlere dayalı ilaçların tasarımı ile de ilgilenmektedir .
Metal iyonlarının taşınması ve depolanması, iyon kanalları, iyon pompaları (örneğin NaKATPase ) ve amacı hücrelerdeki metal katyonlarının konsantrasyonunu kontrol etmek olan diğer proteinler veya küçük moleküller ( sideroforlar gibi ) ile ilgilidir.
Wilson hastalığı gibi çeşitli hastalıklar metal katyon homeostazının bozulmasından kaynaklanır . Wilson hastalığı durumunda, Cu (II)'dir.
elektron transferiElektron transfer metalloproteinleri üç ana kategoriye ayrılabilir:
Bu proteinler, nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD) ve flavin adenin dinükleotidi (FAD) gibi metalik olmayan elektron taşıyıcılara bağlanır .
Hidrolitik metalloenzimler proteinler, katalize reaksiyonlar arasında hidrolizi . Bu enzimlerin katalitik döngüsünde su , belirli ara ürünlerdeki metal katyonu için bir ligand görevi görür . Bu protein sınıfının örnekleri, karbonik anhidraz , metallofosfatazlar ve metalloproteinazlardır ( karboksipeptidaz gibi ).
Fotosentez Küçük moleküllerin taşınması ve aktivasyonu dioksijenOksijen taşıma ve aktivasyon metalloproteinleri , demir , bakır veya manganez gibi metalik elementler kullanır . Heme tarafından kullanılan kırmızı kan hücreleri içinde hemoglobin . Oksijen taşınması için kullanılan diğer metalloproteinler miyoglobin , hemosiyanin ve hemeritrindir . Oksidazlar ve Oksijenazlar kullanımı en canlı organizmalarda bulunan oksijen gibi serbest bırakılması gibi önemli işlevleri gerçekleştirmek için enerji ile sitokrom c oksidaz sistemi ile ya da küçük moleküllerin oksidasyonu sitokrom P450 oksidaz / sitokrom P450 veya metan monooksigenazı . Diğer metalloproteinler, canlı organizmaları oksidatif strese karşı korumaya yöneliktir . Bu sistemler peroksidazlar , katalazlar ve süperoksit dismutazları içerir . Fotosentez bağlamında , suyun oksidasyonu için 4 manganez iyonundan oluşan aktif bir bölge kullanılır .
Nitrojen döngüsüMetabolizması ve azot metalik unsurları kullanır. Nitrogenaz (enzim molibden ve demir) ile ilişkilendirilir metabolizma arasında azot . Daha yakın bir zamanda , kardiyovasküler ve nöronal önemi ve nitrik oksit (NO) keşfedilmiştir. NO, hem grubu içeren bir protein olan NO sentaz tarafından üretilir .
dihidrojenDihidrojen bakteriyel dünyasında çok önemli bir enerji taşıyıcısıdır. Öncelikle nitrojenaz veya fermantasyon yoluyla nitrojen indirgemesinin bir yan ürünü olarak üretilir . Ancak hidrojen (dioksijenden farklı olarak) doğada birikmez, çünkü ya üretildiği bakterilerde ya da aynı ortamda yaşayan bakterilerde hemen yeniden oksitlenir. Olarak , sülfat indirgen anaerobik bakteri , elektronlar aktarılır sülfat ; "knallgas" bakterisinde elektronları kabul eden dioksijendir . Bu redoks reaksiyonu , biyoenerjetik metabolizma ile bağlantılıdır: solunum yoluyla ATP sentezi .
Demir hidrojenazların aktif bölgesi.
"FerFer" hidrojenazların aktif bölgesi.
"NiFer" hidrojenazların aktif bölgesi.
Moleküler bir bakış açısından, hidrojenazlar olarak adlandırılan üç tip metalloenzim, metalik elementler olarak sadece demir ve bazı durumlarda nikel içeren inorganik aktif bölgeler sayesinde dihidrojeni metabolize eder . Diğer birçok geçiş elementi, sentetik katalizörlerde hidrojeni aktive edebilir, ancak demir ve nikel doğada özellikle bol miktarda bulunur.
Üç aktif bölge yapısı, üç hidrojenaz ailesini tanımlar. "Demir" hidrojenazlar (uzun süredir " demirsiz hidrojenazlar" olarak anılmaktadır) meteniltetrahidrometanopterinin (metenil-H4MPT+) hidrojenasyonunu katalize ederek bakteriyel metanojenezde yer alan bir reaksiyon olan metilen-H4MPT'yi oluşturur . “FeFe” ve “NiFe” tipi Catalyze hidrojenaz oksidasyon ve / veya dihidrojen üretimi: 2H + + 2e - = H 2 . Demir iyonu manganez ile değiştirildiğinde "demir" hidrojenaz aktivitesini korur.
Hidrojenazlar 50 kDa ile 600 kDa arasında moleküler kütleye sahiptir ve bir ila on sekiz proteinden oluşur (bunlar daha sonra aktif bölgeye ek olarak birçok kofaktör içeren çok işlevli bir kompleks içinde birleştirilir ).
Karbon dioksit Biyoorganometalik sistemlerHidrojenazlar ve metilkobalamin gibi biyoorganometalik sistemler organometalik kimyanın biyolojik örnekleridir .
Ayrıca titanosen Y (en) gibi bazı organometalik bileşikler de ilaç olarak kabul edilir.
Metal elementlere dayalı tıbbi ürünlerin en iyi bilinen örnekleri, kanser tedavisi bağlamında sisplatin ve MRI için Gd (III) bazlı kontrast ajanlarıdır .
İlaçlar görüntüleme