Química Bioinorgânica

A química bioinorgânica é o estudo das estruturas e funções biológicas das substâncias biológicas inorgânicas, ou seja, aquelas que não contêm carbono, como os metais.

A química bioinorgânica é o estudo das funções dos metais em sistemas biológicos usando o conhecimento e os métodos da química inorgânica.

O campo na interface entre a bioquímica e a química inorgânica; também conhecido como bioquímica inorgânica ou metalobioquímica.

Este campo envolve a aplicação dos princípios da química inorgânica a problemas de biologia e bioquímica.

Como a maioria dos componentes biológicos são orgânicos, ou seja, envolvem a química dos compostos de carbono, a combinação do prefixo bio- e inorgânico pode parecer contraditória.

No entanto, os organismos requerem uma série de outros elementos para realizar suas funções básicas. Muitos desses elementos estão presentes como íons metálicos que estão envolvidos em processos biológicos cruciais, como respiração, metabolismo, divisão celular, contração muscular, transmissão do impulso nervoso e regulação gênica.

A caracterização das interações entre tais centros metálicos e componentes biológicos é o cerne da química bioinorgânica.

O que é química bioinorgânica?

A química bioinorgânica é um ramo da química inorgânica que envolve pesquisas principalmente sobre como os íons metálicos interagem com o tecido vivo, principalmente por meio de seu efeito direto na atividade enzimática.

Estima-se que um terço das enzimas e proteínas do corpo humano dependem de íons metálicos para funcionar adequadamente de várias maneiras importantes.

Essas áreas biológicas usam proteínas com íons metálicos presentes para transferir energia via elétrons, para transportar oxigênio e para metabolizar o nitrogênio. A hidrogenase também é afetada por íons metálicos no corpo, que é uma enzima baseada em microorganismos responsável pela transferência de hidrogênio, assim como as alquiltransferases, que são enzimas responsáveis pela transferência de grupos químicos alquil entre as moléculas.

Existem mais de uma dúzia de metais envolvidos em tais processos, incluindo zinco, ferro e manganês, com elementos metálicos à base de vitaminas também desempenhando papéis importantes em tais atividades, como potássio e cálcio.

Cada grupo de íons metálicos desempenha uma série de funções selecionadas na química bioinorgânica.

Tanto o sódio quanto o potássio atuam como portadores de carga de elétrons e mantêm um equilíbrio de carga nas membranas permeáveis. O magnésio, o cálcio e o zinco desempenham papéis estruturais no nível celular, e o magnésio e o zinco, em particular, podem catalisar o processo de hidrólise onde os compostos são decompostos em uma solução aquosa.

Os íons metálicos, como o molibdênio, atuam como fixadores de nitrogênio, enquanto o ferro e o cobre auxiliam no transporte de oxigênio. Embora todas essas funções sejam importantes no corpo, os princípios da química bioinorgânica requerem apenas oligoelementos de íons metálicos como manganês, lítio e molibdênio para desempenhar esses tipos de funções e uma superabundância deles pode ser tóxica e até letal.

Em muitos casos, a bioquímica para animais envolve esforços cooperativos com bactérias presentes no corpo.

A química bioinorgânica depende dessa relação simbiótica com exemplos como os íons metálicos de vanádio e molibdênio, que ajudam as bactérias fixadoras de nitrogênio a funcionar no corpo, ou organismos à base de hidrogenase que transportam hidrogênio.

Embora muitos desses metais sejam introduzidos no corpo a partir da dieta ou estejam presentes nas bactérias, alguns também existem como componentes de metaloproteínas, que são moléculas de proteínas com estruturas de íons metálicos naturalmente ligadas.

Além da atividade fisiológica natural dos íons metálicos na química bioinorgânica, eles também são objeto de estudo na pesquisa farmacêutica. Anexar íons metálicos às drogas pode permitir que sejam metabolizados mais facilmente pelo corpo. Esta diversidade de funções para íons metálicos resulta em seu estudo por uma gama de ciências naturais que trabalham em química inorgânica, desde química ambiental até toxicologia e campos especializados como enzimologia.

Química bioinorgânica – Estudo

A Química Bioinorgânica lida com o estudo de metais, elementos inorgânicos em sistemas biológicos.

Está correlacionado com a química inorgânica e a bioquímica.

Envolve o estudo das funções biológicas dos íons metálicos, o papel dos elementos químicos.

A Química Bioinorgânica também se refere ao estudo da estrutura, função, mecanismo, dinâmica, síntese, biotransformações de elementos inorgânicos.

Química bioinorgânica – Evolução

O ano de 2011 celebrou a Química.

Com o objetivo de tornar mais evidente o papel da Química no dia a dia, no passado, no apresentado e no futuro, foram realizadas múltiplas e diversas atividades em todo o mundo, dando ênfase à importância desta disciplina.

Tradicionalmente, a Química é dividida em áreas como: Química Orgânica, Química Analítica, Química Física e Química Inorgânica, e uma clara tendência é observada ligando a Química à Biologia e à Bioquímica.

Surgiu uma área recente: a Química Bioinorgânica, por vezes considerada um nome sem sentido, pois junta um lado orgânico, com um “in” negativo que neutraliza a adição da contraparte “bio”.

A criação de tal campo científico foi uma necessidade necessária para a compreensão de que a Química da Vida (tradicional considerada um domínio da Química do Carbono considerada detalhada pela Química Orgânica, em reações de transformação dos ácidos cítrico, lático, acético, etc …) elementos inorgânicos necessários (em particular sódio, potássio, cálcio, magnésio e muitos metais como ferro, cobre, níquel, cobalto e outros menos conhecidos, como vanádio, molibdênio e tungstênio (em geral todos os “metais de transição”).

Uma nova disciplina, conectando uma ampla gama de campos interdisciplinares, foi encontrada e o papel dos íons metálicos na biologia torna-se um ponto central em todos os estudos relacionados às ciências da vida.

A Química Bioinorgânica reuniu a Bioquímica e a Química Inorgânica em interface com a Química, a Biologia e a Física.

A Química Bioinorgânica examina o papel dos íons metálicos na biologia. A relação estrutura/função das proteínas ligadas aos metais assumiu um papel primordial.

O tópico inclui não apenas o estudo de metaloenzimas e metaloproteínas de ocorrência natural, mas também a introdução de íons metálicos em sistemas biológicos com diferentes objetivos, incluindo metais essenciais e não essenciais, estando relacionados à essencialidade e toxicidade.

O tópico também acomoda o estudo de compostos inorgânicos que imitam e modelam a estrutura e a reatividade de lugar catalíticos de metal na biologia.

Sendo uma sábia mistura de Bioquímica e Química Inorgânica, a Química Bioinorgânica tem um papel fundamental na compreensão de muitos tópicos e aplicações:

Transporte de metal, armazenamento, homeostase
Proteínas de transferência de elétrons
Ligação e ativação de substrato
Química de transferência de átomo e grupo
Propriedades dos metais na química biológica
Compostos organometálicos em biologia
Regulação genética
Metais na medicina
Bioenergia
Biociclo dos elementos

Com relevância em aplicações médicas, farmacêuticas e agrícolas, em problemas ambientais e indústrias biotecnológicas.

O campo científico abrangido pela Química Bioinorgânica/Metalobioquímica é muito difundido e continua em crescimento.

A Divisão de Química Inorgânica da American Chemical Society criou uma subdivisão com foco em Química Bioinorgânica. Em 1995, o estabelecimento da Sociedade Internacional de Química Inorgânica Biológica (ICBIC) que hospeda o Jornal de Química Inorgânica Biológica (JBIC) e apóia a Conferência Internacional em Química Inorgânica Biológica – ICBIC (a cada 2 anos, desde 32 anos) foi uma chave nota para o reconhecimento internacional da área. A Sociedade Europeia de Química também apóia uma divisão “Química para Ciências da Vida” e a IUPAC tem discutido o Glossário de Química Bioinorgânica.

Química bioinorgânica

Química bioinorgânica

Fonte: chem.libretexts.org/www.nature.com/authors.library.caltech.edu/www.accessscience.com/Amazon.co.uk/www.omicsonline.org/www.wisegeek.org/sites.fct.unl.pt/www.ncbi.nlm.nih.gov