Хімія біонеорганічна
Хі́мія біонеоргані́чна, неорганічна біохімія — розділ хімії неорганічної, що вивчає будову та функції сполук в організмі, до складу яких входять атоми металів. Для життєдіяльності будь-яких організмів необхідні десять металів: Кальцій, Калій, Кобальт, Купрум, Натрій, Магній, Манган, Молібден, Ферум і Цинк, які знаходяться в організмі як гідратовані йони (аквайони) порівняно простих сполук (наприклад, гідроксіапатит) і складних біокомплексів, до яких (окрім атомів металу) входять біоліганди (аніони амінокислот, імідазол, похідні порфірину та корину, протеїни, кислоти нуклеїнові). Особливу роль у біології відіграють металоферменти.
Зміст
Історія
Хімія біонеорганічна виникла на помежів’ї неорганічної хімії та біохімії і як самостійна дисципліна сформувалася в 1970-х. Вона потребувала нових методів дослідження біокомплексів із великою масою та з металами перехідними як координаційними центрами. Водночас у неорганічній хімії були недостатньо досліджені біонеорганічні сполуки. Так, імунолог П. Ерліх використовув металоїди для лікування пацієнтів, хімік Б. Розенберг (1926–2009; США) відкрив протиракову активність цисплатини (цитостатичний препарат, неорганічна речовина, яку застосовують для лікування раку). Біохімік Дж. Б. Самнер кристалізував уреазу, що містить Нікель в активному центрі. Хімік Д. К. Годжкін кристалографічно показала, що вітамін B12 містить Кобальт у макроциклікорині.
Значних успіхів досягнуто в галузі вивчення фотосинтезу та з’ясування ролі біометалів у функціонуванні фотосинтетичних систем. Це уможливило виокремлення сукупності пов’язаних проблем і запровадження терміну «хімія біонеорганічна».
Від 1965 видають міжнародний «Журнал неорганічної біохімії» (англ. «Journal of Inorganic Biochemistry»).
Розділи
Хімія біонеорганічна складається з кількох поєднаних розділів:
- виділення з організмів або синтез біонеорганічних (біокоординаційних) сполук та їхня ідентифікація;
- вивчення будови та фізико-хімічних властивостей біометалічних координаційних сполук, а також специфічних для хімії біонеорганічної методів дослідження.
Основні завдання
Основні завдання хімії біонеорганічної:
- вивчення на молекулярному рівні взаємодії металів (насамперед біометалів) із біолігандами;
- моделювання біологічних і біохімічних процесів;
- використання результатів у медицині: діагностика захворювань, створення нових препаратів і встановлення механізму їхньої дії;
- застосування в охороні навколишнього середовища, в агротехніці.
Однією з основних проблем хімії біонеорганічної є правильне перенесення (екстраполяція) результатів, отриманих «у пробірці (склі)» (лат. in vitro), на пояснення процесів, що відбуваються в живій природі (лат. in vivo).
Характеристика
Хімія біонеорганічна вивчає термодинамічні й кінетичні характеристики біокомплексів. Біологічні функції металів та їхніх сполук, передачу імпульсів нервових, регулювання діяльності м’язів, утворення міцних структур (кістки, стінки клітин) і структуру деяких протеїнів, каталіз біохімічних процесів (гідролізу, етерифікації, окислення, відновлення), нагромадження і транспортування життєво необхідних речовин (наприклад, молекулярного кисню).
Важливі процеси хімії біонеорганічної охоплюють транспорт електронів у білкових комплексах, зв’язування та активацію субстратів ферментами з використанням атомів металів як кофакторів, а також дослідження транспорту йонів за допомогою йонних насосів. Багато біологічних процесів, що мають вирішальне значення для виживання організму (зокрема клітинне дихання), повністю залежать від наявності систем, які є предметом дослідження хімії біонеорганічної.
Зв’язок з іншими науками
Хімія біонеорганічна є «містком» між неорганічною хімією і біохімією.
Хімія біонеорганічна пов’яна з медициною, фармакологією, екологією. Хімія біонеорганічна використовує уявлення механіки квантової, хімії координаційних зв’язків і біології. Спорідненою дисципліною є біоорганометалічна хімія, що вивчає біоорганометалічні сполуки (такі, що містять атоми Карбону, безпосередньо зв’язані з атомом металу).
Значення
Хімія біонеорганічна має важливе значення у хімічній біоніці, медицині, сільському господарстві, екології.
Основними напрямами розвитку хімії біонеорганічної в Україні є одержання та дослідження координаційних сполук із біолігандами, а також біоміметика. Численні дослідження стосуються використання біонеорганічних сполук у медицині. Зокрема значних успіхів досягнуто у створенні нових препаратів на основі комплексних сполук Платини, Паладію для лікування злоякісних пухлин. Досліджують нові препарати на базі комплексів Купруму та Алюмінію для лікування запалень.
Література
- Яцимирский К. Б. Введение в бионеорганическую химию. Киев : Наукова думка, 1976. 143 с.
- Lippard St., Berg J. Principles of Bioinorganic Chemistry. Sausalito : University Science Books, 1994. 411 p.
- Maurya R. C. Bioinorganic Chemistry: Some New Facets. Berlin; Boston : De Gruyter, 2021. 395 p.
- Williams Fr. Principles of Bioinorganic Chemistry. New York : Murphy & Moore, 2022. 238 p.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Хімія біонеорганічна // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Хімія біонеорганічна (дата звернення: 10.10.2026).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 06.03.2025
