生物无机化学

生物无机化学是研究金属在生物学中的作用的领域。 生物无机化学包括对自然现象（例如金属蛋白的行为）以及人工引入的金属（包括医学和毒理学中非必需的金属）的研究。 呼吸等许多生物过程都依赖于属于无机化学领域的分子。 该学科还包括对模仿金属蛋白行为的无机模型或模拟物的研究。

作为生物化学和无机化学的混合体，生物无机化学对于阐明电子转移蛋白、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特性的影响非常重要。 真正跨学科工作的成功发展对于推进生物无机化学是必要的。

哺乳动物大约99%的质量是碳、氮、钙、钠、氯、钾、氢、磷、氧和硫元素。 有机化合物（蛋白质、脂类和碳水化合物）含有大部分碳和氮，大部分氧和氢以水的形式存在。 细胞中含金属生物分子的整个集合称为金属组。

几个不同的系统在生物无机化学中是可识别的。

各种转运蛋白、液泡、储存蛋白（例如铁蛋白）和小分子（例如铁载体）被用来控制活生物体中的金属离子浓度和生物利用度。 至关重要的是，由于在水溶液中的溶解度低或在细胞环境中稀缺，许多必需金属不容易被下游蛋白质获取。 生物体已经开发出多种策略来收集和运输这些元素，同时限制它们的细胞毒性。

生命科学中的许多反应都涉及水，而金属离子通常位于这些酶的催化中心（活性位点），即这些是金属蛋白。 通常反应水是配体（见金属水络合物）。 水解酶的实例是碳酸酐酶、金属磷酸酶和金属蛋白酶。 生物无机化学家试图了解和复制这些金属蛋白的功能。

含金属的电子转移蛋白也很常见。 它们可以分为三大类：铁硫蛋白、蓝铜蛋白和细胞色素。 这些电子传输蛋白与非金属电子传输蛋白烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 和黄素腺嘌呤二核苷酸 (FAD) 互补。 氮循环广泛使用金属进行氧化还原相互转化。

几种金属离子对人类和其他动物有毒。 已经回顾了铅在毒性方面的生物无机化学。

有氧生活大量使用铁、铜和锰等金属。 血红素以血红蛋白的形式被红细胞用于氧气运输，并且可能是生物学中最受认可的金属系统。 其他氧气运输系统包括肌红蛋白、血蓝蛋白和血红蛋白。

氧化酶和加氧酶是自然界中发现的金属系统，它们利用氧气进行重要反应，例如细胞色素 c 氧化酶中的能量生成或细胞色素 P450 氧化酶或甲烷单加氧酶中的小分子氧化。 一些金属蛋白旨在保护生物系统免受氧气和其他活性含氧分子的潜在有害影响。 这些系统包括过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶。 与氧反应的金属蛋白的互补金属蛋白是植物中存在的放氧复合物。 该系统是在植物进行光合作用时产生氧气的复杂蛋白质机器的一部分。