Bioinorganici

Bioinorganici è un termine utilizzato per riferirsi alla bioinorganica, cioè allo studio del ruolo degli elementi inorganici nei sistemi biologici. Il campo esamina come ioni metallici, cofattori inorganici e cluster metallici partecipino a processi vitali quali catalisi enzimatica, trasferimento di elettroni, immagazzinamento di energia, trasporto di gas e stabilità strutturale delle proteine.

Elementi chiave e concetti

Gli elementi studiati includono ferro, rame, zinco, manganese e magnesio, insieme a micrometalli come molibdeno, cobalto e nichel. Spesso l’elemento è presente nel sito attivo di un enzima o come cofattore prostetico, coordinato da ligandi proteici quali istidina, cisteina o gruppi porfirinici. La bioinorganica analizza anche la dinamica redox, l’energia immagazzinata e i meccanismi di metallo-azione all’interno delle proteine.

Esempi emblematici

Tra gli esempi più noti vi sono l’eme contenente ferro, presente in emoglobina e myoglobina; i cluster Fe-S nei sistemi di trasporto di elettroni e nelle proteine respiratorie; il magnesio al centro della clorofilla; i centri metallico-enzimatici della carbonic anhydrase (Zn) e della citocromo c ossidasi (Cu/Fe); il cofattore della vitamina B12 contenente cobalto; il molibdeno e il ferro nella nitrogenasi; il manganese nei centri di fotosistema II; il nickel in ureasi e in alcune hydrogenasi.

Metodi di studio

La bioinorganica impiega tecniche quali spettroscopie UV-Vis, EPR, Mössbauer, rivelazioni di raggi X, XANES/EXAFS, cristallografia a raggi X, elettrochimica e tecniche di imaging per characterizzare strutture, stati di ossidazione e meccanismi.

Significato e prospettive

Le ricerche bioinorganiche hanno implicazioni in medicina, ecologia e biotecnologie, guidando lo studio delle metalloproteine, lo sviluppo di terapie per avvelenamenti da metalli e la progettazione di catalisi biomimetica per applicazioni industriali.