Biooorganisk kemi är en gren av oorganisk kemi som involverar forskning om framför allt hur metalljoner interagerar med levande vävnader, främst genom deras direkta effekt på enzymaktivitet. Det uppskattas att en tredjedel av enzymer och proteiner i människokroppen är beroende av metalljoner för att fungera korrekt på flera viktiga sätt. Dessa biologiska områden använder proteiner med metalljoner närvarande för att överföra energi via elektroner, för att transportera syre och för kvävemetabolism. Hydrogenas påverkas också av metalljoner i kroppen, som är ett mikroorganismbaserat enzym som ansvarar för överföringen av väte, samt alkyltransferaser, som är enzymer som ansvarar för överföringen av alkylkemiska grupper mellan molekyler. Det finns över ett dussin metaller som är involverade i sådana processer, inklusive zink, järn och mangan, med vitaminbaserade metallelement som också spelar viktiga roller i sådan aktivitet som kalium och kalcium.
Varje grupp av metalljoner utför ett urval av funktioner inom biooorganisk kemi. Både natrium och kalium fungerar som elektronladdningsbärare och upprätthåller en laddningsbalans över permeabla membran. Magnesium, kalcium och zink har strukturella roller på cellnivå, och magnesium och zink i synnerhet kan katalysera hydrolysprocessen där föreningar bryts ned i en vattenlösning. Metalljoner som molybden fungerar som kvävefixerare medan järn och koppar hjälper till vid transporten av syre. Även om dessa alla är viktiga funktioner i kroppen, kräver principerna för biooorganisk kemi bara spårämnen av metalljoner som mangan, litium och molybden för att utföra dessa typer av funktioner och en överflöd av dem kan vara giftiga och till och med dödliga.
I många fall innebär biokemi för djur samarbeten med bakterier som finns i kroppen. Biooorganisk kemi förlitar sig på detta symbiotiska förhållande med exempel som metalljoner av vanadin och molybden, eftersom de hjälper kvävefixerande bakterier att fungera i kroppen, eller hydrogenasbaserade organismer som transporterar väte. Medan många av dessa metaller införs i kroppen från kosten eller finns i bakterier, finns vissa också som komponenter i metalloproteiner, som är proteinmolekyler med naturligt fästa metalljonstrukturer.
Förutom den naturliga fysiologiska aktiviteten hos metalljoner i biooorganisk kemi, är de också ett ämne för studier inom läkemedelsforskning. Att fästa metalljoner till läkemedel kan göra det möjligt för dem att lättare metaboliseras av kroppen. Denna mångfald av funktioner för metalljoner resulterar i deras studier av en rad naturvetenskaper som arbetar inom oorganisk kemi från miljökemi till toxikologi och specialiserade områden som enzymologi.