sciencetalk

Zware metalen zijn toxisch in het lichaam, omdat ze binden aan (cofactoren van) enzymen en deze zo inactiveren. Een bekend voorbeeld is kwikintoxicatie met remming van het enzym COMT, waardoor catecholamines minder afgebroken worden een sympathicomimetisch toxidroom ontstaat. Nu is bekend dat zware metalen (cadmium, lood, kwik, etc.) covalent binden aan de sulhydrylgroepen (thiolgroepen) van deze enzymen. Ik zou denken dat dit ontstaat door nucleofiele substitutie, waarbij het nucleofiele thiolaat (na deprotonering) het elektrofiele zware metaal aanvalt. Klopt dat?

Het gaat hier om coördinatiebindingen tussen een metaal en een niet-metaal. Nucleofiele substitutie is in het normale spraakgebruik voorbehouden aan het vormen en breken van covalente bindingen tussen niet-metalen. Dat onderscheid is wel een beetje subjectief.

Daarnaast impliceert substitutie dat er ook iets wordt afgesplitst. Dat is bij de vorming van een coördinatiebinding c.q. een metaalcomplex niet per se het geval.

In ieder geval is de parallel dat in beide gevallen een lewisbase een elektronenpaar doneert om een binding te maken.

De sterke binding tussen zware metalen en zwavel komt met name omdat beide "zacht" zijn, zie https://en.wikipedia.org/wiki/HSAB_theory

Dank voor de toelichting! Zo’n coördinatiebinding is dan ook wat bijvoorbeeld ijzer in heem houdt? En kan ieder “zacht” niet-metaal met een vrij elektronenpaar in principe een coördinatiebinding aangaan met een metaal (als zijnde “zacht” of “intermediair” Lewis-zuur)?

Inderdaad, zelfde principe; en ook de binding die om het even welk metaalion in welk metalloproteïne of -enzym houdt.

Ze hoeven overigens niet zacht te zijn, maar zachte zuren hebben wel een voorkeur voor zachte basen, vandaar de innige aantrekking tussen zware metalen en thiolgroepen.

Bedankt, helder! Dat zal dan ook het principe van chelatietherapie zijn