¿Qué es la química bioinorgánica?

La química bioinorgánica es una rama de la química inorgánica que implica investigar principalmente cómo los iones metálicos interactúan con el tejido vivo, principalmente a través de su efecto directo sobre la actividad enzimática. Se estima que un tercio de las enzimas y proteínas en el cuerpo humano dependen de los iones metálicos para funcionar correctamente de varias maneras clave. Estas áreas biológicas usan proteínas con iones metálicos presentes para transferir energía a través de electrones, para transportar oxígeno y para el metabolismo del nitrógeno. La hidrogenasa también se ve afectada por los iones metálicos en el cuerpo, que es una enzima basada en microorganismos responsables de la transferencia de hidrógeno, así como las alquiltransferasas, que son enzimas responsables de la transferencia de grupos químicos de alquilo entre las moléculas. Hay más de una docena de metales involucrados en tales procesos, incluidos el zinc, el hierro y el manganeso, y los elementos metálicos a base de vitaminas también juegan un papel importante en actividades como el potasio y el calcio.

Cada grupo de iones metálicos realiza una gama selecta de funciones en química bioinorgánica. Tanto el sodio como el potasio actúan como portadores de carga de electrones y mantienen un equilibrio de carga a través de las membranas permeables. El magnesio, el calcio y el zinc desempeñan funciones estructurales a nivel celular, y el magnesio y el zinc en particular pueden catalizar el proceso de hidrólisis en el que los compuestos se descomponen en una solución de agua. Los iones metálicos como el molibdeno actúan como un fijador de nitrógeno, mientras que el hierro y el cobre ayudan en el transporte de oxígeno. Si bien estas son todas las funciones importantes en el cuerpo, los principios de la química bioinorgánica solo requieren elementos traza de iones metálicos como el manganeso, el litio y el molibdeno para realizar este tipo de funciones y un exceso de ellas puede ser tóxico e incluso letal.

En muchos casos, la bioquímica para animales implica esfuerzos cooperativos con bacterias presentes en el cuerpo. La química bioinorgánica se basa en esta relación simbiótica con ejemplos como los iones metálicos de vanadio y molibdeno, ya que ayudan a las bacterias fijadoras de nitrógeno a funcionar en el cuerpo, u organismos basados ​​en hidrogenasa que transportan hidrógeno. Si bien muchos de estos metales se introducen en el cuerpo a partir de la dieta o están presentes en bacterias, algunos también existen como componentes de metaloproteínas, que son moléculas de proteínas con estructuras de iones metálicos unidas naturalmente.

Además de la actividad fisiológica natural de los iones metálicos en la química bioinorgánica, también son objeto de estudio en la investigación farmacéutica. La unión de iones metálicos a las drogas puede permitir que el cuerpo las metabolice más fácilmente. Esta diversidad de funciones para los iones metálicos resulta en su estudio por una variedad de ciencias naturales que trabajan en química inorgánica desde química ambiental hasta toxicología y campos especializados como la enzimología.