生化学における金属イオンの役割

すべての要素の3分の2は金属です。最も重要な特性の1つは、容易にイオン化できないことです。これは、彼らがイオン形で体内で生き残り、多くの生物学的反応に参加できることを意味します。生化学には金属イオンの非常に多くの役割があるため、それらはカテゴリに分割され、例を使用して説明する必要があります。

1. RNA分子とタンパク質合成

   • 低イオン化は通常、生化学における金属イオンに有益ですが、より反応性の金属は、リボ核酸（RNA）分子の最新タンパク質合成機への進化を促進した可能性があります。タンパク質合成は、人間が酵素、シャペロン、細胞輸送タンパク質などの複雑な分子を構築できるメカニズムです。マグネシウムとカリウムは、RNA生物学における有用な金属イオンの2つの例です。それらは両方ともポリアニオンRNAに密接に結合できるカチオン性種であり、折りたたみ中にRNA分子を支援することができます。つまり、タンパク質合成中により効果的に機能します。

   酵素触媒

   • 金属イオンは金属錯体の形成に重要な役割を果たし、体内の多くの酵素と密接に連携します。それらは、多くの酵素関連反応のメディエーターまたは「共層」であり、分子の一部に短時間結合し、その基質と一緒にそれをもたらし、正しい反応が起こったときに再び放出します。 DNAリガーゼは、反応段階または「触媒」中にその活性部位に金属イオンが存在する酵素の例です。金属イオンは、基質を活性部位に引き込み、静電力を使用してそこに保持することにより、反応を高速化するのに役立ちます。金属イオンが酵素により強く結合し、血液中のヘモグロビンの鉄のような安定した複合体を作成すると、金属酵素が形成されます。

   筋肉でのエネルギー使用

   • マグネシウムは、ATP（アデノシン三リン酸）複合体と連携して、筋肉が食物からエネルギーを引き出すことを可能にします。これはもう1つの重要なライフプロセスです。金属イオン触媒は、ATP複合体の活性部位を脱出しようとしている基質の部分に負の負電荷を発症する安定化を引き起こします。これにより、それらが解放されるため、正しい処理が続くことがあります。反応相の後に基質が分子を出なかった場合、ATPは新しい基質を受け入れることができません。筋肉機能には新しいエネルギーは採取されません。

   遺伝子調節と疾患制御

   • 既知のタンパク質の約3分の1は、補因子として金属イオンを含んでいます。これらの金属キレート、または複合体が実行する重要な機能の1つは、種の生存に不可欠な遺伝子の調節にあります。遺伝的欠陥を含む多くの疾患は、体内の金属イオンの欠陥、矛盾、誤った代謝によってのみ引き起こされていると特定されています。豊富な立体化学を持ち、強力で効果的な共同要因として作用する可能性のあるプラチナ金属は、体内での発生で知られていません。それらは現在、より速く、より効率的な反応の生化学物質を開発するために研究で使用されています。これは、ヘモクロマトーシスやメンケス障害などの疾患を予防または治療するのに役立つ可能性があります。

   鉄の貯蔵

   • 鉄は多くの理由であなたの体に不可欠です。特に、血液と肝臓の重要な機能です。鉄は、「シェレーター」と呼ばれる複雑な分子の助けを借りずに、体から吸収または除去することはできません。トランスフェリンは、自然に発生する例です。鉄のキレート剤は、胃腸管から鉄を吸収するのに役立ちますが、一部の人々は吸収しすぎることを意味する状態を持っています。余分な鉄が除去されて排泄されない場合、鉄毒性の潜在的に生命を脅かす症例を発症する可能性があります。これは、金属イオン複合体の正しい機能と機能の致命的な喪失との興味深いバランスを表しています。合成キレートは、鉄の過負荷を治療するように設計されています。