Kimia bioanorganik

Kimia bioanorganik adalah suatu bidang yang meneliti peran logam dalam biologi. Bioanorganik kimia meliputi studi baik dari fenomena alam seperti perilaku metaloprotein serta logam buatan yang diperkenalkan, termasuk mereka yang non-esensial, dalam bidang kedokteran dan toksikologi. Banyak proses biologis seperti respirasi bergantung pada molekul yang berada di dalam ranah kimia anorganik. Disiplin ini juga mencakup studi mengenai model anorganik atau mimics yang meniru perilaku metalloprotein.
Sebagai gabungan dari biokimia dan kimia anorganik, kimia bioanorganik penting dalam menjelaskan dampak dari transfer elektron protein, pengikatan substrat dan aktivasi, transfer kimia atom dan gugus serta sifat logam dalam kimia biologi.

Komposisi organisme hidup

Sekitar 99% dari massa mamalia merupakan unsur karbon, nitrogen, kalsium, natrium, klorin, kalium, hidrogen, fosfor, oksigen dan sulfur. Senyawa organik (protein, lipid dan karbohidrat) mengandung sebagian besar karbon dan nitrogen dan sebagian besar oksigen dan hidrogen hadir sebagai air. Seluruh kumpulan biomolekul yang mengandung logam dalam sel disebut metalome.

Sejarah

Paul Ehrlich menggunakan organoarsenik ("arsenikal") untuk pengobatan sifilis, memperlihatkan keterkaitan logam, atau setidaknya metaloid, untuk obat-obatan, yang berkembang dengan penemuan Rosenberg tentang aktivitas antikanker dari cisplatin(cis-PtCl₂(NH₃)₂). Protein pertama yang pernah dikristalisasi (lihat James B. Sumner) adalah urease, kemudian terbukti mengandung nikel di daerah sisi aktifnya. Vitamin B₁₂, obat untuk anemia pernisiosa ditampilkan secara kristalografis oleh Dorothy Crowfoot Hodgkin yang terdiri dari kobalt dalam suatu makrosiklik corrin. Struktur Watson-Crick pada DNA menunjukkan peran struktural utama yang dimainkan oleh polimer yang mengandung fosfat.

Logam alkali dan alkali tanah

Unsur anorganik yang melimpah berperan sebagai elektrolit ionik. Ion-ion yang paling penting adalah natrium, kalium, kalsium, magnesium, klorida, fosfat, dan ion organik bikarbonat. Pemeliharaan gradien yang tepat di seluruh membran sel mempertahankan tekanan osmotik dan pH. Ion juga penting bagi saraf dan otot, sebagai potensial aksi dalam jaringan ini yang diproduksi melalui pertukaran elektrolit antara cairan ekstraseluler dan sitosol. Elektrolit memasuki dan meninggalkan sel melalui protein dalam membran sel yang disebut sebagai saluran ion. Misalnya, kontraksi otot bergantung pada pergerakan kalsium, natrium dan kalium melalui saluran ion pada membran sel dan tubulus-T.

Logam transisi

Logam transisi biasanya hadir sebagai unsur runutan dalam organisme, dengan seng dan besi menjadi yang paling berlimpah. Logam ini digunakan dalam beberapa protein sebagai kofaktor dan sangat penting untuk aktivitas enzim seperti katalase dan protein pembawa oksigen seperti hemoglobin. kofaktor ini terikat erat dengan protein tertentu; meskipun kofaktor enzim dapat dimodifikasi selama katalisis, kofaktor selalu kembali ke keadaan awal setelah katalisis telah berlangsung. Mikronutrien logam diangkut ke dalam organisme melalui pengangkut spesifik dan terikat dengan protein penyimpanan seperti ferritin atau metallotionein ketika tidak digunakan. Kobalt sangat penting dalam memfungsikan vitamin B12.