Química bioinorgánica para niños

La química bioinorgánica es una parte de la química que estudia cómo los metales y otros elementos inorgánicos son importantes para los seres vivos. Esta área de estudio analiza tanto los procesos naturales, como el funcionamiento de las metaloproteínas (proteínas que contienen metales), como el uso de metales en la medicina o su efecto en la salud.

Muchos procesos biológicos esenciales, como la respiración (que nos permite obtener energía), dependen de moléculas que entran en el campo de estudio de la química bioinorgánica. Esta disciplina también investiga cómo crear modelos artificiales que imiten el comportamiento de las metaloproteínas.

Al combinar la bioquímica (el estudio de la química de la vida) y la química inorgánica (el estudio de los compuestos que no son principalmente de carbono), la química bioinorgánica es clave para entender cómo las proteínas transportan metales, cómo se unen a otras sustancias, cómo transfieren átomos y grupos, y las propiedades de los metales en la biología.

Historia de la Química Bioinorgánica

La importancia de los metales en la medicina se empezó a notar hace mucho tiempo.

Descubrimientos Clave

• En 1909, Paul Ehrlich usó un compuesto que contenía arsénico para tratar ciertas enfermedades, mostrando que los metales o elementos similares podían ser útiles en la medicina.
• En 1965, Barnett Rosenberg descubrió que el cisplatino (un compuesto de platino) podía ayudar a combatir el cáncer.
• La primera proteína que se logró cristalizar, la ureasa (en 1926 por James Batcheller Sumner), mostró que contenía níquel en su parte activa.
• La vitamina B12, cuya estructura fue descubierta por Dorothy Crowfoot Hodgkin en 1954, tiene un átomo de cobalto en su centro.
• La estructura del ADN (descubierta por Watson y Crick) reveló el papel fundamental de los polímeros que contienen fosfato en la vida.

Tipos de Elementos Inorgánicos en la Biología

Los elementos inorgánicos más interesantes para la química bioinorgánica son:

Metales Alcalinos y Alcalinotérreos

La monensina-A, un tipo de antibiótico, se une fuertemente al sodio (Na⁺, mostrado en amarillo).

Los elementos inorgánicos más abundantes en el cuerpo actúan como electrolitos. Los iones más importantes son el Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, cloruro, fosfato y bicarbonato. Los primeros cuatro son metales alcalinos o alcalinotérreos.

Estos iones ayudan a mantener el equilibrio de líquidos y el pH (acidez o alcalinidad) dentro y fuera de las células. También son vitales para que los nervios transmitan señales y para que los músculos se contraigan. El movimiento de estos iones a través de las membranas celulares (a través de "canales iónicos") es lo que permite que los músculos funcionen. Por ejemplo, la contracción muscular depende del movimiento de calcio, sodio y potasio.

Metales de Transición

La mioglobina es una proteína que contiene hierro (en un grupo llamado hemo) y ayuda a almacenar oxígeno en los músculos.

Los metales de transición se encuentran en los organismos en cantidades muy pequeñas, como "elementos traza". El zinc y el hierro son los más comunes. Estos metales son usados en algunas proteínas como cofactores, que son como "ayudantes" esenciales para que las enzimas funcionen. También son importantes para proteínas que transportan oxígeno, como la hemoglobina en la sangre.

Estos metales se unen fuertemente a proteínas específicas. Los organismos obtienen estos micronutrientes metálicos gracias a proteínas de almacenamiento como la ferritina y otras metaloproteínas.

• Hierro: Es fundamental para el transporte y almacenamiento de oxígeno (en la mioglobina y la hemoglobina). También participa en la transferencia de electrones.
• Cobre: Transporta oxígeno en algunos animales marinos (en las hemocianinas). Forma parte de muchas enzimas (como la superóxido dismutasa y la tirosinasa) y ayuda en el transporte de electrones.
• Zinc: Se encuentra en muchas enzimas (como la anhidrasa carbónica) y en las "dedos de cinc", que son estructuras de proteínas que interactúan con el ADN.
• Molibdeno: Es parte de un cofactor llamado molibdopterina, que es esencial para varias enzimas.
• Cobalto: Es vital para el buen funcionamiento de la vitamina B12.

Composición Química de los Seres Vivos

Alrededor del 99% de la masa de los mamíferos está formada por elementos como carbono, nitrógeno, calcio, sodio, cloro, potasio, hidrógeno, fósforo, oxígeno y azufre. La mayor parte del carbono y nitrógeno se encuentra en compuestos orgánicos como proteínas, lípidos y carbohidratos. La mayor parte del oxígeno e hidrógeno está presente en el agua. El conjunto de todas las moléculas que contienen metales en una célula se llama "metaloma".

Véase también

En inglés: Bioinorganic chemistry Facts for Kids