Chimica bioinorganica

La chimica bioinorganica è un'area interdisciplinare che si occupa del ruolo dei metalli nei sistemi biologici. La chimica della vita (o biochimica) non è soltanto prerogativa della chimica organica; quest'ultima, nonostante la vastità, si basa infatti principalmente su appena 5 elementi: C, H, N, O e S. In realtà, la chimica della vita coinvolge almeno 25 elementi e gran parte di questi sono metalli. Nei sistemi biologici gli elementi metallici giocano molti ruoli. Alcuni dei più importanti sono:

1. Azione regolatrice
2. Ruolo strutturale
3. Trasferimento elettronico
4. Metalloenzimi e metalloproteine
5. Trasportatori di ossigeno

Riveste una grande importanza lo studio delle relazioni struttura-funzione di metalloproteine e metalloenzimi coinvolti nei processi biochimici. Particolarmente importante è anche lo studio del flusso intra ed extracellulare degli ioni Na⁺, K⁺, Mg²⁺ e Cl^- i quali generano un gradiente di potenziale elettrico sui due versanti della membrana cellulare, provocando un impulso elettrico a cui seguono vari effetti fisiologici.

La chimica bioinorganica si dedica particolarmente allo studio di sistemi modello di basso peso molecolare i quali simulano le caratteristiche strutturali dei siti attivi e del loro intorno immediato; questi forniscono un supporto molto utile sia per l'interpretazione dei dati spettroscopici ottenuti nello studio delle proteine sia per lo studio del meccanismo catalitico con cui procedono le reazioni enzimatiche.

Biomolecole contenenti ioni metallici

Ecco alcuni esempi di biomolecole contenenti ioni metallici:

• il ferro è contenuto, ad esempio, nei citocromi ferro-zolfo, nella ferritina, transferrina, mioglobina, emoglobina, negli enzimi ossigenasi, idrogenasi, nitrogenasi e diversi altri;
• il rame è contenuto, ad esempio, nella ceruloplasmina, emocianina, nella superossido dismutasi, fosfatasi, ossidasi, reduttasi e ossidrilasi;
• il magnesio è presente nella clorofilla, nelle fosfatasi e nell'enzima amminopeptidasi;
• calcio e silicio compongono strutture aproteiche scheletriche;
• il molibdeno è presente, insieme con altri metalli, nella nitrogenasi, ossidasi, reduttasi e ossidrilasi;
• lo zinco è presente nella superossido dismutasi, nella carbossipeptidasi e nelle fosfatasi;
• il cobalto è un costituente fondamentale dei coenzimi della vitamina B₁₂.

Bibliografia

• Stephen J. Lippard, Jeremy M. Berg, Principles of Bioinorganic Chemistry, University Science Books, 1994, ISBN 0-935-70272-5
• Rosette M. Roat-Malone, Bioinorganic Chemistry: A Short Course, Wiley-Interscience, 2002, ISBN 0-471-15976-X
• J.J.R. Fraústo da Silva and R.J.P. Williams, The biological chemistry of the elements: The inorganic chemistry of life, 2nd Edition, 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

Collegamenti esterni

• (EN) The Society of Biological Inorganic Chemistry (SBIC)'s home page, su sbic-home.org. URL consultato il 26 luglio 2006 (archiviato dall'url originale il 20 luglio 2006).
• (EN) Glossary of Terms in Bioinorganic Chemistry, su chem.qmw.ac.uk. URL consultato il 26 luglio 2006 (archiviato dall'url originale il 4 febbraio 2005).
• (EN) Metal Coordination Groups in Proteins by Marjorie Harding, su tanna.bch.ed.ac.uk. URL consultato il 26 luglio 2006 (archiviato dall'url originale il 3 giugno 2014).
• (EN) Bio, M. et al. home page, su ebi.ac.uk. URL consultato il 30 aprile 2019 (archiviato dall'url originale il 22 dicembre 2008).
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