Биокоординационная химия

Биокоординационная  химия (БКХ) - раздел координационной химии, который изучает биологическую роль координационных соединений, содержащих центральный ион металла (обычно биометалла) и биолиганды (эндо- и экзогенные).

Биолиганды  это  сравнительно  небольшой  набор  простых  молекул,  участвующих в биохимических процессах. Большинство из них взаимодействуют друг с другом, образуя макромолекулы (биополимер) весьма сложной структуры. Свойства таких  макромолекул зависят от природы простых молекул, входящих в их состав, от порядка их связывания друг с другом, а также от пространственной структуры образующегося биополимера. Конечно, в водной фазе организма находятся также и простые  неорганические анионы (хлорид, сульфат, карбонат, фосфат и др.), взаимодействующие с ионами металлов. Но одна из наиболее характерных особенностей живых систем – это образование  макромолекул-биополимеров.  Существует  три  наиболее  важных  типа  биополимеров: полисахариды, белки (протеины) и нуклеиновые кислоты. 

Главный  тип  биополимеров  клетки –  это  белки.  Цепи  полипептидов организованы в пространственные конфигурации, которые и определяют структуру данного  белка. Все  аминокислоты, пептиды и  белки  являются  биолигандами  с  активными донорными атомами (O, N, S и др.) и могут образовывать устойчивые координационные соединения с ионами различных металлов. Некоторые белки содержат в своем составе  четыре  прочно  связанных  пиррольных  ядра,  образующие  скелет  порфина.

Очень  важный  класс  биополимеров  составляют  нуклеиновые  кислоты.  Эти соединения выполняют функции, связанные с хранением и передачей биологической информации. Именно в молекулах нуклеиновых кислот закодированы все необходимые сведения для синтеза многообразных протеинов, необходимых для данного организма. Подобно тому как полисахариды построены из простых сахаров, а протеины – из аминокислот, нуклеиновые кислоты построены из нуклеотидов. Важнейшим нуклеотидом является аденозин трифосфорная кислота (АТФ). С точки  зрения координационной химии, АТФ – активный лиганд, так как содержит много разнообразных донорных атомов для координации с ионам металлов. Это и гетероциклические атомы азота азотистого основания, и атомы кислорода фрагмента рибозы, и атомы кислорода фосфатной группы.

В  качестве  биолигандов  могут  выступать  различные  органические  молекулы, как присутствующие в нем изначально (эндогенные лиганды), так и поступающие в организм извне (экзогенные лиганды) : витамины, лекарственные препараты, токсические вещества внешней среды и др.