¿Por qué el magnesio es tan frecuente en la biología?

Expandiré un poco la respuesta de Gary Ward. El magnesio parece alcanzar el “punto dulce” en su carga: relación de radio atómico. Esta relación es lo suficientemente alta como para convertirla en un ácido de Lewis decente, y que es un buen cofactor catalítico. El calcio, que tiene la misma carga pero un radio atómico más grande, suele ser 10-100 veces menos efectivo para promover las reacciones de hidrólisis cuando se lo sustituye por magnesio.

Los metales de transición (por ejemplo, manganeso, zinc) tienen una relación de carga: radio demasiado pequeña. Tienden a formar complejos de coordinación muy estables con aminas básicas, particularmente las de los ácidos nucleicos, atrapándolas en conformaciones inactivas. Peor aún, catalizan la hidrólisis indiscriminada del ARN a pH fisiológico.

Aquí hay una figura de un documento que publiqué hace unos 20 años que compara Ca, Mg y Mn en apoyo de las propiedades catalíticas y de unión a sustrato del ARN de RNasa P:

De http://www.jbc.org/content/267/4…

Sin meterse en las malezas (muy densas), el Mg sirve bien en capacidades estructurales y catalíticas, el Ca está bien para la estructura pero es terrible para la catálisis, y Mn simplemente lo mastica todo.

Estás en lo correcto al afirmar que el magnesio es un sistema biológico bastante prevalente. Está presente en cada tipo de célula en cada organismo. Normalmente se presenta como Mg + 2, está presente en cientos de enzimas y tiene un lugar destacado en la clorofila. Puede cumplir una serie de importantes funciones biológicas, como actuar como molécula de señalización celular, en la conducción nerviosa bloqueando ciertos canales de calcio, como un osmolito en la regulación de la presión sanguínea y en numerosos procesos metabólicos, el más importante de los cuales involucra la liberación de energía de ATP, y en la síntesis de polifosfato en la creación de ácidos nucleicos. Gran parte de la naturaleza útil del magnsio se debe a la gama inusualmente amplia de funciones químicas que posee. Puede coordinar sustratos para estabilizar intermedios, cambiar la conformación de enzimas y / o tomar parte en reacciones catalíticas y permitir que ocurran ciertas reacciones a pH fisiológico debido a que es un ácido de Lewis con un pKa alto (11.4). All-in-all, un metal crítico para la vida en la tierra.