Čo je to fosfátová skupina? Charakteristiky a funkcie

fosfátová skupina "Molekula" je molekula tvorená atómom fosforu pripojeným k štyrom atómom kyslíka. Jeho chemický vzorec je PO43-. Táto skupina atómov sa nazýva fosfátová skupina, keď je pripojená k molekule, ktorá obsahuje uhlík (akákoľvek biologická molekula).

Všetky živé bytosti sú vyrobené z uhlíka. Fosfátová skupina je prítomná v genetickom materiáli v energetických molekulách dôležitých pre bunkový metabolizmus, ktorý je súčasťou biologických membrán a niektorých sladkovodných ekosystémov..

Je zrejmé, že fosfátová skupina je prítomná v mnohých dôležitých štruktúrach organizmov.

Elektrony zdieľané medzi štyrmi atómami kyslíka a atómom uhlíka môžu uchovávať veľa energie; táto schopnosť je nevyhnutná pre niektoré vaše úlohy v bunke.

6 hlavných funkcií fosfátovej skupiny

1- V nukleových kyselinách

DNA a RNA, genetický materiál všetkých živých bytostí, sú nukleové kyseliny. Sú tvorené nukleotidmi, ktoré sú zase tvorené dusíkatou bázou, cukrom s 5 atómami uhlíka a fosfátovou skupinou.

Cukor s 5 atómami uhlíka a fosfátová skupina každého nukleotidu sa spoja, aby vytvorili hlavný reťazec nukleových kyselín.

Keď nukleotidy nie sú viazané na iné molekuly DNA alebo RNA, viažu sa na ďalšie dve fosfátové skupiny, čo vedie k molekulám, ako je ATP (adenozíntrifosfát) alebo GTP (guanozíntrifosfát)..

2- Ako energetický sklad

ATP je hlavnou molekulou, ktorá dodáva energiu bunkám, aby mohli vykonávať svoje vitálne funkcie.

Napríklad, keď sa sťahujú svaly, svalové bielkoviny používajú ATP, aby to urobili.

Táto molekula je tvorená adenozínom spojeným s tromi fosfátovými skupinami. Spojenia medzi týmito skupinami sú vysoké.

To znamená, že rozbitím týchto väzieb sa uvoľní veľké množstvo energie, ktoré sa môže použiť na vykonanie práce v bunke.

Odstránenie fosfátovej skupiny na uvoľnenie energie sa nazýva hydrolýza ATP. Výsledkom je voľný fosfát plus ADP molekula (adenozíndifosfát, pretože má iba dve fosfátové skupiny).

Fosfátové skupiny sa tiež nachádzajú v iných energetických molekulách, ktoré sú menej časté ako ATP, ako napríklad guanozíntrifosfát (GTP), cytidín trifosfát (CTP) a uridín trifosfát (UTP)..

3- V aktivácii proteínov

Fosfátové skupiny sú dôležité pri aktivácii proteínov, takže môžu v bunkách vykonávať určité funkcie.

Proteíny sa aktivujú procesom nazývaným fosforylácia, čo je jednoducho pridanie fosfátovej skupiny.

Keď je fosfátová skupina viazaná na proteín, uvádza sa, že proteín bol fosforylovaný.

To znamená, že bola aktivovaná, aby bola schopná vykonávať určitú úlohu, ako napríklad prenos správy na iný proteín v bunke.

Proteínová fosforylácia sa vyskytuje vo všetkých životných formách a proteíny, ktoré pridávajú tieto fosfátové skupiny k iným proteínom, sa nazývajú kinázy.

Je zaujímavé spomenúť, že práca kinázy je niekedy fosforyláciou inej kinázy. Naopak, defosforylácia je odstránenie fosfátovej skupiny.

4- V bunkových membránach

Fosfátové skupiny sa môžu viazať na lipidy za vzniku ďalšieho typu veľmi dôležitých biomolekúl nazývaných fosfolipidy.

Jeho význam spočíva v tom, že fosfolipidy sú hlavnou zložkou bunkových membrán a to sú základné štruktúry pre život.

Mnoho molekúl fosfolipidov je usporiadaných v radoch tak, že tvoria tzv. Dvojvrstvu fosfolipidov; to znamená dvojvrstvu fosfolipidov.

Táto dvojvrstva je hlavnou zložkou biologických membrán, ako je bunková membrána a jadrový obal, ktorý obklopuje jadro.

5- Ako regulátor pH

Živé bytosti potrebujú neutrálne podmienky pre život, pretože väčšina biologických aktivít sa môže vyskytovať len pri špecifickom pH blízkom neutrality; to nie je ani veľmi kyslé ani veľmi zásadité.

Fosfátová skupina je dôležitým pufrom s pH v bunkách.

6. V ekosystémoch

V sladkovodnom prostredí je fosfor živinou, ktorá obmedzuje rast rastlín a zvierat.

Zvýšenie množstva molekúl obsahujúcich fosfor (ako sú fosfátové skupiny) môže podporiť rast planktónu a rastlín.

Toto zvýšenie rastu rastlín sa premieta do väčšieho množstva potravy pre iné organizmy, ako je zooplanktón a ryby. Potravinový reťazec tak pokračuje, až kým nedosiahne ľudí.

Zvýšenie fosfátov bude spočiatku zvyšovať počet planktónu a rýb, ale prílišné zvýšenie limituje iné živiny, ktoré sú tiež dôležité pre prežitie, ako napríklad kyslík..

Toto vyčerpanie kyslíka sa nazýva eutrofizácia a môže zabiť vodné živočíchy.

Fosforečnany sa môžu zvýšiť v dôsledku ľudskej činnosti, ako je čistenie odpadových vôd, priemyselné vypúšťanie a používanie hnojív v poľnohospodárstve.

referencie

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekulárna biológia bunky (6. vydanie). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biochémie (8. vydanie). W. H. Freeman a Company.
3. Hudson, J. J., Taylor, W. D., & Schindler, D. W. (2000). Koncentrácie fosfátov v jazerách. príroda, 406(6791), 54-56.
4. Karl, D.M. (2000). Vodná ekológia Fosfor, personál života. príroda, 406(6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Bunková a molekulárna biológia: koncepty a experimenty (6. vydanie). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulárna bunková biológia (8. vydanie). W. H. Freeman a Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehningerove zásady biochémie (7. vydanie). W. H. Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni (5. vydanie). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Redox dynamika arzénu sprostredkovaná cyanobaktériami je regulovaná fosfátmi vo vodnom prostredí. Environmentálne vedy a technológie, 48(2), 994-1000.