Bioanorganická chémia je oblasť chémie, ktorá sa zaoberá zastúpením chemických prvkov periodickej tabuľky v organizmoch.^[1]

Zdá sa, že označenie rýchlo sa rozvíjajúcej oblasti chémie ako „bioanorganickej“ obsahuje protirečenie, ktoré však jednoducho odráža mylnú predstavu siahajúcu až k počiatkom modernej vedy. Začiatkom 19. storočia sa chémia ešte delila na „organickú“ chémiu, ktorá zahŕňala iba látky izolované z „orgh.anizmov“ a „anorganickú“ chémiu „mŕtvej hmoty“. Toto rozlišovanie stratilo zmysel po Wöhlerovej syntéze „organickej“ močoviny z „anorganického“ kyanatanu amónneho v roku 1828. V súčasnosti je organická chémia definovaná ako chémia uhľovodíkov a ich derivátov s možným zahrnutím určitých nekovových heteroelementov, ako sú N, O a S, bez ohľadu na pôvod materiálu.^[1]

Rastúca potreba spoločného, ​​nie nevyhnutne látkovo orientovaného označenia chémie živých organizmov potom viedla k novému pojmu „biochémia“. Klasická biochémia sa dlho zaoberala najmä organickými zlúčeninami; tieto dve oblasti však nie sú v žiadnom prípade totožné. Vylepšené metódy stopovej analýzy preukázali dôležitosť veľkého počtu „anorganických“ prvkov v biochemických procesoch, a tak odhalili množstvo čiastočne anorganických prírodných produktov.

Zodpovedajúci zoznam by zahŕňal:

• metaloenzýmy (cca 40 % známych enzýmov, najmä oxidoreduktázy (Fe, Cu, Mn, Mo, Ni, V)
• hydrolázy (napr. peptidázy, fosfatázy: Zn, Mg; Ca, Fe);
• neenzymatické metaloproteíny (napr. hemoglobín: Fe);
• nízkomolekulové prírodné produkty (napr. chlorofyl: Mg);
• koenzýmy, vitamíny (napr. vitamín B12: Co);
• nukleové kyseliny: (napr. DNAn-(M+)n, M = Na, K);
• hormóny (napr. tyroxín, trijódtyronín:I);
• antibiotiká (napr. ionofóry: valinomycín/K);
• biominerály (napr. kosti, zuby, lastúry, koraly, perly: Ca, Si,...)

Niektoré (podľa dnešnej definície) „anorganické“ prvky boli zavedené pomerne skoro ako nevyhnutné zložky živých systémov. Príklady zahŕňajú extrakcie uhličitanu draselného (K₂CO₃, potaš) z rastlín a komplexných solí s obsahom železa K_3,4 zo zvieracej krvi v 18. storočia, a objavy elementárneho fosforu (ako P₄) suchou destiláciou zvyškov moču v r. 1669 a elementárneho jódu z popola morských rias v roku 1811. V polovici 19. storočia Liebigove štúdie o metabolizme anorganických živín, najmä dusíkatých, fosforečných a draselných solí výrazne zlepšilo poľnohospodárstvo, takže tento konkrétna oblasť vedy získala obrovský praktický význam. Avšak to teoretické pozadie a vtedajšie analytické metódy nestačili na získanie podrobných informácií o mechanizme účinku základných prvkov, z ktorých viaceré sa vyskytujú len v stopových množstvách. Niektoré veľmi nápadné zlúčeniny, ktoré zahŕňajú anorganické prvky ako hemoglobín obsahujúci železo a chlorofyl obsahujúci horčík, „pigmenty života“, boli analyzované a charakterizované neskôr v rámci špeciálneho podoblasti organická chémia chémia prírodných produktov. Bolo to až potom 1960, že bioanorganická chémia sa stala nezávislou a vysoko interdisciplinárnou výskumnou oblasťou.^[1]

Pre tento vývoj boli rozhodujúce tieto faktory:

1. Biochemické postupy izolácie a čistenia, ako je chromatografia a nové fyzikálne metódy analýzy stopových prvkov, ako je atómová absorpčná alebo emisná spektroskopia, vyžadujú stále menšie množstvo materiálu. Tieto metodické pokroky umožnili nie nielen na detekciu, ale aj na chemickú a funkčnú charakterizáciu stopových prvkov alebo inak nenápadné kovové ióny v biologických materiáloch. Dospelý človek obsahuje napr asi 2 g zinku v iónovej forme (Zn2+). Hoci zinok nemožno považovať za skutočný stopový prvok, jednoznačný dôkaz o jeho existencii v enzýmoch bol stanovený až v 30. rokoch 20. storočia. Pravé bioesenciálne stopové prvky ako nikel a selén je známe, že sú prítomné ako konštitutívne zložky v niekoľkých dôležitých enzýmy až od roku 1970.^[1]
2. Vedú snahy o objasnenie mechanizmov organických, anorganických a biochemických reakcií k skorému pochopeniu špecifických biologických funkcií niektorých anorganických prvkov. V súčasnosti sa robí veľa pokusov napodobniť biochemickú reaktivitu prostredníctvom štúdií reaktivita modelových systémov, nízkomolekulových komplexov alebo metaloproteínov na mieru.
3. Rýchly pokrok v bioanorganickej chémii, interdisciplinárnej oblasti výskumu, bol možný vďaka príspevkom od:
   1. fyziky (techniky detekcie a charakterizácie);
   2. biológie (dodávka materiálu a špecifické úpravy založené na mutagenéze);
   3. poľnohospodárske a nutričné ​​vied (účinky anorganických prvkov a ich vzájomné vzájomná závislosť);
   4. farmakológie (interakcia medzi liečivami a endogénnymi alebo exogénnymi anorganickými látky);
   5. medicíny (zobrazovacie a iné diagnostické pomôcky, chemoterapia);
   6. toxikológie a environmentálnych vied.

Referencie

1. ↑ ^{a b c d} KAIM, Wolfgang. Bioinorganic chemistry: Inorganic Chemistry in the Chemistry of Life. 2.. vyd.  : Wiley, 2013. ISBN 978-0470975237.