Bioinorganic chemistry (original) (raw)
La chimie bioinorganique (ou biochimie inorganique ou biochimie minérale) est une spécialité scientifique à l'interface chimie-biologie, se situant plus précisément entre la biochimie et la chimie minérale (chimie des éléments métalliques). Elle s'intéresse aux espèces chimiques contenant des atomes métalliques dans les systèmes biologiques. La chimie bioinorganique s'intéresse également à la synthèse de complexes artificiels pour comprendre le fonctionnement des systèmes biologiques, voire pour en reproduire l'activité (on parle dans ce cas de chimie biomimétique).
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| dbo:abstract | La Química Bioinorgànica és la part de la química que estudia la presència i la importància de les estructures inorgàniques, com els ions metàl·lics i els compostos inorgànics en les estructures biològiques. És una disciplina multidisciplinària, ja que entren en contacte branques de la química com la química inorgànica amb disciplines com la Bioquímica, la Genètica o la Biologia Molecular. Dins dels camps d'interès de la química bioinorgànica es troba l'estudi de les metal·loproteïnes, la biomineralització (formació dirigida d'estructures inorgàniques en els éssers vius, com podrien ser els ossos, per exemple), o l'estudi de les interaccions de compostos inorgànics amb biomolècules, ja sigui per entendre els seus mecanismes de toxicitat o per desenvolupar nous fàrmacs inorgànics (un dels fàrmacs inorgànics més reeixits és el cisplatí, un compost de coordinació de platí que és emprat en el tractament de diversos càncers). (ca) الكيمياء الحيوية اللاعضوية هي الحقل الذي يدرس دور المعادن في علم الأحياء، ويتضمن هذا النوع من الكيمياء دراسة الظواهر الطبيعية كسلوك البروتينات المعدنية ودراسة المعادن المنتجة صناعياً بما فيها ما يسمى المعادن اللاأساسية. في الطب وعلم السموم: تدخل العديد من العمليات الحيوية، كالتنفس، دنيا الكيمياء اللاعضوية، ويندرج تحت هذا العنوان أيضاً دراسة النماذج والمشابهات التي تحاكي سلوك البروتينات المعدنية. وكخليط من الكيمياء الحيوية والكيمياء اللاعضوية، فالكيمياء الحيوية اللا عضوية مهمة في توضيح آثار البروتينات المنقولة إلكترونياً وروابط الركيزة وتفعيلها والذرة ومجموعة النواقل الكيميائية فضلاً عن البروتينات المعدنية في الكيمياء الحيوية. (ar) Die bioanorganische Chemie ist ein interdisziplinärer Forschungszweig der Chemie. Das Ziel der bioanorganischen Chemie ist die Aufklärung der Funktion klassisch anorganischer Elemente, wie etwa der Metalle, aber auch „anorganische“ Nichtmetalle wie Iod (z. B. in Thyroxin und Triiodthyronin) oder Selen (z. B. Selenocystein), in Lebensprozessen. In lebenden Organismen treten Metalle meist in den aktiven Zentren von Proteinen (Enzymen) auf. Diese Metalle sind für die Funktion der Enzyme unentbehrlich. Ein Metallaustausch führt zum Verlust oder einer Änderung der Funktion. Metalloproteine können als Metallkomplexe mit außerordentlich großen Liganden aufgefasst werden. Zum Forschungsfeld der Bioanorganik gehört auf der einen Seite die Untersuchung und Strukturaufklärung von Metalloenzymen, indem die betreffenden Proteine durch Expression und weitere Aufreinigungsschritte gewonnen werden. Die Untersuchungen reichen von der Anwendung verschiedener physikalischer und spektroskopischer Methoden bis zu Röntgenbeugungexperimenten an Protein-Einkristallen zur Strukturbestimmung. Gerade die Gewinnung von Proteinen in einkristalliner Form stellt eine der größten Herausforderungen und Schwierigkeiten der Bioanorganischen Chemie dar. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden genutzt, um neue Erkenntnisse über den Ablauf der enzymatischen Katalyse zu gewinnen, über die letztlich alle Lebensprozesse ablaufen. Andererseits hat sich, gerade weil die Arbeit mit den Proteinen ein aufwändiges, ressourcenintensives Forschungsgebiet ist, mit der Modellierung enzymatischer Systeme mit niedermolekularen Koordinationsverbindungen ein zweiter Zweig der bioanorganischen Chemie gebildet. In diesem Bereich wird versucht, mit der systematischen Erforschung neuer Metallkomplexe spektroskopische und funktionelle Eigenschaften zu imitieren. Auf diesem Weg lassen sich Erkenntnisse z. B. über den Prozess der enzymatischen Katalyse gewinnen, die dann auf das natürliche Vorbild übertragen werden können. Einige Metalloproteine (beteiligtes Metall, Funktion, Koordination): * Hämoglobin (Eisen, Sauerstofftransport, Porphyrin) * Myoglobin (Eisen, Sauerstofftransport, Porphyrin) * Hämerythrin (2 Eisen, Sauerstofftransport, Aminosäuren) * Methan-Monooxygenase (2 Eisen, Oxidation von Methan zu Methanol, Aminosäuren) * Hämocyanin (2 Kupfer, Sauerstofftransport, Aminosäuren) * , Tyrosinase (verschiedene Metalle u. a. Cu oder Fe, Oxidation von Catecholen und Phenolen, Aminosäuren) * im Photosystem II (4 Mangan, 1 Calcium, Oxidation von Wasser bei der Photosynthese) (de) Bioinorganic chemistry is a field that examines the role of metals in biology. Bioinorganic chemistry includes the study of both natural phenomena such as the behavior of metalloproteins as well as artificially introduced metals, including those that are non-essential, in medicine and toxicology. Many biological processes such as respiration depend upon molecules that fall within the realm of inorganic chemistry. The discipline also includes the study of inorganic models or mimics that imitate the behaviour of metalloproteins. As a mix of biochemistry and inorganic chemistry, bioinorganic chemistry is important in elucidating the implications of electron-transfer proteins, substrate bindings and activation, atom and group transfer chemistry as well as metal properties in biological chemistry. The successful development of truly interdisciplinary work is necessary to advance bioinorganic chemistry. (en) La chimie bioinorganique (ou biochimie inorganique ou biochimie minérale) est une spécialité scientifique à l'interface chimie-biologie, se situant plus précisément entre la biochimie et la chimie minérale (chimie des éléments métalliques). Elle s'intéresse aux espèces chimiques contenant des atomes métalliques dans les systèmes biologiques. La chimie bioinorganique s'intéresse également à la synthèse de complexes artificiels pour comprendre le fonctionnement des systèmes biologiques, voire pour en reproduire l'activité (on parle dans ce cas de chimie biomimétique). (fr) La química bioinorgánica es una rama de la química que estudia el rol biológico de los metales. Incluye el estudio tanto de fenómenos naturales como el comportamiento de las metaloproteínas, así como de metales introducidos artificialmente, e incluye aquellos que son elementos no esenciales, en medicina y toxicología. Muchos procesos biológicos como la respiración, dependen de moléculas que caen en el campo de estudio de la química inorgánica. Esta disciplina incluye también el estudio de modelos inorgánicos y miméticos imitan el comportamiento de las metaloproteínas. Como mezcla de la bioquímica y la química inorgánica, la química bioinorgánica es importante en el estudio de la implicación de proteínas transportadoras de metales, unión al sustrato y activación, química de la transferencia de átomos y grupos funcionales, así como las propiedades de los metales en la química biológica. (es) Kimia bioanorganik adalah suatu bidang yang meneliti peran logam dalam biologi. Bioanorganik kimia meliputi studi baik dari fenomena alam seperti perilaku 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. (in) 生物無機化学（せいぶつむきかがく、英: bioinorganic chemistry、inorganic biochemistry）は、生体内における無機物の役割を研究する無機化学の一分野。生化学の一分野として無機生化学（むきせいかがく）と呼ばれることもある。主に生体中の金属イオンを扱う。 生物無機化学では、X線結晶構造解析を始めとする様々な分光法を用いて、生化学、無機化学、熱化学、物理化学、錯体化学などと関わりながら研究している。研究の成果は薬学や毒性学などへ応用される。 (ja) 생물무기화학(生物無機化學, 영어: bioinorganic chemistry)은 생물학에서 금속의 역할에 대해 연구하는 학문 분야이다. 생물무기화학은 의학 및 독물학에서 비필수 금속을 포함한 인위적으로 도입된 금속 뿐만 아니라 금속 단백질의 역할과 같은 자연 현상에 대한 연구를 포함한다. 세포 호흡과 같은 많은 생물학적 과정은 무기화학의 영역에 속하는 분자들에 의존하고 있다. 이 분야는 금속 단백질의 행동을 모방하는 무기 모델에 대한 연구도 포함하고 있다. (ko) De bioanorganische chemie is een vakgebied binnen de scheikunde dat zich bezighoudt met moleculen in biologische systemen die één of meerdere metalen bevatten. Hierbij ligt de nadruk voornamelijk op de rol van metaalatomen en -ionen in biochemische processen, zoals bij enzymen. Hoewel hierbij ook vaak gekeken wordt naar geneesmiddelen, waar metalen dikwijls een belangrijke rol spelen, zoals cisplatina bij de kankerbestrijding, spelen metalen ook een belangrijke rol in natuurlijke systemen. Binnen de bioanorganische chemie wordt zowel meer fundamenteel onderzoek gedaan naar mechanismen als op meer toegepast (medicinaal) niveau. Biologie (nl) La chimica bioinorganica è un'area interdisciplinare che si occupa del ruolo dei metalli nei . 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. (it) Chemia bionieorganiczna – dziedzina chemii badająca rolę metali w układach biologicznych. Ponieważ chemia bionieorganiczna stanowi połączenie chemii nieorganicznej i biochemii, to dyscyplina ta zajmuje się zarówno naturalnymi zjawiskami, takimi jak mechanizm działania metaloprotein, jak i zmodyfikowanymi cząsteczkami białek oraz całkowicie sztucznymi układami wzorowanymi na naturalnych. Do istotnych procesów, którymi zajmuje się ta nauka, należy transport elektronów w kompleksach białkowych, wiązanie i aktywacja substratów przez enzymy wykorzystujące atomy metali jako kofaktory oraz badanie transportu jonów przez pompy jonowe. Wiele procesów biologicznych o dużym znaczeniu dla przetrwania danego organizmu (m.in. oddychanie komórkowe) jest całkowicie zależnych od obecności układów, które są przedmiotem badań chemii bionieorganicznej. Pokrewną dyscypliną, która w pewien sposób zawiera się w chemii bionieorganicznej, jest chemia bioorganometaliczna, zajmująca się badaniem związków bioorganometalicznych (posiadających atomy węgla bezpośrednio związane z atomem metalu). (pl) A química bioinorgânica, também chamada de bioquímica inorgânica, é o ramo da bioquímica que estuda o papel dos metais (em particular dos metais de transição) em sistemas biológicos. O campo de estudos da Química Bioinorgânica abrange o efeito da adição de metais exteriores aos sistemas vivos (como por exemplo na avaliação da sua toxicidade ou na sua aplicação medicinal) e a determinação da estrutura e função de metaloproteínas. Esta disciplina evoluiu a partir dos estudos da Química Inorgânica aplicada a sistemas vivos. (pt) Бионеорганическая химия (другое название — неорганическая биохимия) — область химии, которая изучает комплексы биополимеров или низкомолекулярных природных веществ с ионами металлов, присутствующих в живых организмах (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+). Исследует роль этих ионов в выполнении биологических функций ферментов. Практическое применение связано с синтезом металлсодержащих лекарственных препаратов. (ru) 生物无机化学是研究金屬在生物體內角色的學科，生物无机化学研究像金属蛋白及金属酶等天然的生物分子，金属与生物分子的相互作用，如金属离子通道，也研究在醫藥（金属药物）及毒物學中，金屬（特別是非膳食礦物質）對生物的影響。许多生物过程，例如呼吸作用，都依赖于无机化学领域内的分子。生物无机化学也包括金属蛋白的模型研究及仿真 作为生物化学和无机化学的交叉学科，生物无机化学在阐明电子转移蛋白质，底物结合和活化，原子和基团转移化学以及生物化学中的金属性质的含义方面很重要。 (zh) |
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(fr) 生物無機化学（せいぶつむきかがく、英: bioinorganic chemistry、inorganic biochemistry）は、生体内における無機物の役割を研究する無機化学の一分野。生化学の一分野として無機生化学（むきせいかがく）と呼ばれることもある。主に生体中の金属イオンを扱う。 生物無機化学では、X線結晶構造解析を始めとする様々な分光法を用いて、生化学、無機化学、熱化学、物理化学、錯体化学などと関わりながら研究している。研究の成果は薬学や毒性学などへ応用される。 (ja) 생물무기화학(生物無機化學, 영어: bioinorganic chemistry)은 생물학에서 금속의 역할에 대해 연구하는 학문 분야이다. 생물무기화학은 의학 및 독물학에서 비필수 금속을 포함한 인위적으로 도입된 금속 뿐만 아니라 금속 단백질의 역할과 같은 자연 현상에 대한 연구를 포함한다. 세포 호흡과 같은 많은 생물학적 과정은 무기화학의 영역에 속하는 분자들에 의존하고 있다. 이 분야는 금속 단백질의 행동을 모방하는 무기 모델에 대한 연구도 포함하고 있다. (ko) A química bioinorgânica, também chamada de bioquímica inorgânica, é o ramo da bioquímica que estuda o papel dos metais (em particular dos metais de transição) em sistemas biológicos. O campo de estudos da Química Bioinorgânica abrange o efeito da adição de metais exteriores aos sistemas vivos (como por exemplo na avaliação da sua toxicidade ou na sua aplicação medicinal) e a determinação da estrutura e função de metaloproteínas. Esta disciplina evoluiu a partir dos estudos da Química Inorgânica aplicada a sistemas vivos. (pt) Бионеорганическая химия (другое название — неорганическая биохимия) — область химии, которая изучает комплексы биополимеров или низкомолекулярных природных веществ с ионами металлов, присутствующих в живых организмах (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+). Исследует роль этих ионов в выполнении биологических функций ферментов. Практическое применение связано с синтезом металлсодержащих лекарственных препаратов. (ru) 生物无机化学是研究金屬在生物體內角色的學科，生物无机化学研究像金属蛋白及金属酶等天然的生物分子，金属与生物分子的相互作用，如金属离子通道，也研究在醫藥（金属药物）及毒物學中，金屬（特別是非膳食礦物質）對生物的影響。许多生物过程，例如呼吸作用，都依赖于无机化学领域内的分子。生物无机化学也包括金属蛋白的模型研究及仿真 作为生物化学和无机化学的交叉学科，生物无机化学在阐明电子转移蛋白质，底物结合和活化，原子和基团转移化学以及生物化学中的金属性质的含义方面很重要。 (zh) الكيمياء الحيوية اللاعضوية هي الحقل الذي يدرس دور المعادن في علم الأحياء، ويتضمن هذا النوع من الكيمياء دراسة الظواهر الطبيعية كسلوك البروتينات المعدنية ودراسة المعادن المنتجة صناعياً بما فيها ما يسمى المعادن اللاأساسية. في الطب وعلم السموم: تدخل العديد من العمليات الحيوية، كالتنفس، دنيا الكيمياء اللاعضوية، ويندرج تحت هذا العنوان أيضاً دراسة النماذج والمشابهات التي تحاكي سلوك البروتينات المعدنية. (ar) La Química Bioinorgànica és la part de la química que estudia la presència i la importància de les estructures inorgàniques, com els ions metàl·lics i els compostos inorgànics en les estructures biològiques. És una disciplina multidisciplinària, ja que entren en contacte branques de la química com la química inorgànica amb disciplines com la Bioquímica, la Genètica o la Biologia Molecular. Dins dels camps d'interès de la química bioinorgànica es troba l'estudi de les metal·loproteïnes, la biomineralització (formació dirigida d'estructures inorgàniques en els éssers vius, com podrien ser els ossos, per exemple), o l'estudi de les interaccions de compostos inorgànics amb biomolècules, ja sigui per entendre els seus mecanismes de toxicitat o per desenvolupar nous fàrmacs inorgànics (un dels f (ca) Bioinorganic chemistry is a field that examines the role of metals in biology. Bioinorganic chemistry includes the study of both natural phenomena such as the behavior of metalloproteins as well as artificially introduced metals, including those that are non-essential, in medicine and toxicology. Many biological processes such as respiration depend upon molecules that fall within the realm of inorganic chemistry. The discipline also includes the study of inorganic models or mimics that imitate the behaviour of metalloproteins. (en) La química bioinorgánica es una rama de la química que estudia el rol biológico de los metales. Incluye el estudio tanto de fenómenos naturales como el comportamiento de las metaloproteínas, así como de metales introducidos artificialmente, e incluye aquellos que son elementos no esenciales, en medicina y toxicología. Muchos procesos biológicos como la respiración, dependen de moléculas que caen en el campo de estudio de la química inorgánica. Esta disciplina incluye también el estudio de modelos inorgánicos y miméticos imitan el comportamiento de las metaloproteínas. (es) Die bioanorganische Chemie ist ein interdisziplinärer Forschungszweig der Chemie. Das Ziel der bioanorganischen Chemie ist die Aufklärung der Funktion klassisch anorganischer Elemente, wie etwa der Metalle, aber auch „anorganische“ Nichtmetalle wie Iod (z. B. in Thyroxin und Triiodthyronin) oder Selen (z. B. Selenocystein), in Lebensprozessen. Einige Metalloproteine (beteiligtes Metall, Funktion, Koordination): (de) Kimia bioanorganik adalah suatu bidang yang meneliti peran logam dalam biologi. Bioanorganik kimia meliputi studi baik dari fenomena alam seperti perilaku 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. (in) La chimica bioinorganica è un'area interdisciplinare che si occupa del ruolo dei metalli nei . 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: (it) Chemia bionieorganiczna – dziedzina chemii badająca rolę metali w układach biologicznych. Ponieważ chemia bionieorganiczna stanowi połączenie chemii nieorganicznej i biochemii, to dyscyplina ta zajmuje się zarówno naturalnymi zjawiskami, takimi jak mechanizm działania metaloprotein, jak i zmodyfikowanymi cząsteczkami białek oraz całkowicie sztucznymi układami wzorowanymi na naturalnych. (pl) De bioanorganische chemie is een vakgebied binnen de scheikunde dat zich bezighoudt met moleculen in biologische systemen die één of meerdere metalen bevatten. 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