Kaj je fosfatna skupina? Značilnosti in funkcije



A fosfatne skupine je molekula, ki jo tvori fosforjev atom, vezan na štiri kisikove atome. Njegova kemijska formula je PO43-. Ta skupina atomov se imenuje fosfatna skupina, ko je pritrjena na molekulo, ki vsebuje ogljik (katerokoli biološko molekulo)..

Vsa živa bitja so narejena iz ogljika. Fosfatna skupina je prisotna v genetskem materialu v energetskih molekulah, pomembnih za celično presnovo, ki so del bioloških membran in nekaterih sladkovodnih ekosistemov..

Očitno je, da je fosfatna skupina prisotna v mnogih pomembnih strukturah organizmov.

Elektroni, ki se delijo med štirimi atomi kisika in atomom ogljika, lahko shranijo veliko energije; ta sposobnost je bistvena za nekatere vaše vloge v celici.

6 glavnih funkcij skupine fosfatov

1 - v nukleinskih kislinah

DNA in RNA, genetski material vseh živih bitij, so nukleinske kisline. Oblikujejo jih nukleotidi, ki jih tvorijo dušikova baza, 5 ogljikovih atomov in fosfatna skupina..

Sladkor 5 ogljikov in fosfatna skupina vsakega nukleotida se združita, da tvorita hrbtenico nukleinskih kislin.

Kadar nukleotidi niso vezani na druge, da tvorijo molekule DNA ali RNA, se vežejo na dve drugi fosfatni skupini, kar povzroči molekule, kot so ATP (adenozin trifosfat) ali GTP (gvanozin trifosfat)..

2- Kot energetsko skladišče

ATP je glavna molekula, ki oskrbuje celice z energijo, tako da lahko opravljajo svoje vitalne funkcije.

Na primer, ko so mišice krčene, mišične beljakovine uporabljajo ATP, da ga naredijo.

Ta molekula nastane iz adenozina, povezanega s tremi fosfatnimi skupinami. Povezave med temi skupinami so visoke energije.

To pomeni, da se s prekinitvijo teh povezav sprosti velika količina energije, ki jo lahko uporabimo za opravljanje dela v celici.

Odstranitev fosfatne skupine za sproščanje energije se imenuje ATP hidroliza. Rezultat je prosta fosfat plus ADP molekula (adenozin difosfat, ker ima le dve fosfatni skupini)..

Fosfatne skupine najdemo tudi v drugih energetskih molekulah, ki so manj pogoste kot ATP, kot so gvanozin trifosfat (GTP), citidin trifosfat (CTP) in uridin trifosfat (UTP)..

3- Pri aktivaciji beljakovin

Fosfatne skupine so pomembne pri aktivaciji proteinov, tako da lahko opravljajo določene funkcije v celicah.

Beljakovine aktiviramo skozi proces, imenovan fosforilacija, ki je preprosto dodatek fosfatne skupine.

Ko je fosfatna skupina vezana na protein, je rečeno, da je protein fosforiliran.

To pomeni, da je bilo aktivirano, da lahko opravi določeno delo, kot je prenos sporočila drugemu proteinu v celici.

Proteinska fosforilacija se pojavlja v vseh življenjskih oblikah in proteini, ki dodajajo te fosfatne skupine drugim proteinom, se imenujejo kinaze.

Zanimivo je omeniti, da je včasih delo kinaze fosforilirati drugo kinazo. Nasprotno pa je defosforilacija odstranitev fosfatne skupine.

4- V celičnih membranah

Fosfatne skupine se lahko vežejo na lipide, da tvorijo drugo vrsto zelo pomembnih biomolekul, imenovanih fosfolipidi.

Njegov pomen je v tem, da so fosfolipidi glavna sestavina celičnih membran, ki so bistvene za življenje.

Mnoge fosfolipidne molekule so razporejene v vrstice, da tvorijo tako imenovano dvoplastno fosfolipide; to je dvojna plast fosfolipidov.

Ta dvosloj je glavna sestavina bioloških membran, kot so celična membrana in jedrska ovojnica, ki obdaja jedro.

5- Kot regulator pH

Živa bitja potrebujejo nevtralne pogoje za življenje, ker se večina bioloških dejavnosti lahko zgodi le pri določenem pH blizu nevtralnosti; to je niti zelo kislo niti zelo osnovno.

Fosfatna skupina je pomemben pufer za pH v celicah.

6- V ekosistemih

V sladkovodnih okoljih je fosfor hranilo, ki omejuje rast rastlin in živali.

Povečanje količine molekul, ki vsebujejo fosfor (kot so fosfatne skupine) lahko spodbudi rast planktona in rastlin.

To povečanje rasti rastlin pomeni več hrane za druge organizme, kot so zooplankton in ribe. Tako se prehranska veriga nadaljuje, dokler ne doseže ljudi.

Povečanje fosfatov bo na začetku povečalo število planktona in rib, vendar bo preveliko povečanje omejilo druga hranila, ki so prav tako pomembna za preživetje, kot je kisik..

To izčrpanje kisika se imenuje evtrofikacija in lahko uniči vodne živali.

Fosfati se lahko povečajo zaradi človekovih dejavnosti, kot so čiščenje odpadne vode, odvajanje v industriji in uporaba gnojil v kmetijstvu.

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. in Walter, P. (2014). Molekularna biologija celice (6. izd.). Garland Science.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. in Strayer, L. (2015). Biokemija (8. izd.). W. H. Freeman in družba.
  3. Hudson, J.J., Taylor, W.D., & Schindler, D.W. (2000). Koncentracije fosfatov v jezerih. Narava, 406(6791), 54-56.
  4. Karl, D. M. (2000). Vodna ekologija Fosfor, osebje življenja. Narava, 406(6791), 31-33.
  5. Karp, G. (2009). Celična in molekularna biologija: koncepti in eksperimenti (6. izd.). Wiley.
  6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. in Martin, K. (2016). Molekularna celična biologija (8. izd.). W. H. Freeman in družba.
  7. Nelson, D. in Cox, M. (2017). Lehningerjeva načela biokemije (7. izd.). W. H. Freeman.
  8. Voet, D., Voet, J. in Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: življenje na molekularni ravni (5. izd.). Wiley.
  9. Zhang, S., Rensing, C., in Zhu, Y.G. (2014). Cianobakterije, ki jih sproži arzenska redoks dinamika, uravnava fosfat v vodnih okoljih. Znanost o okolju in tehnologija, 48(2), 994-1000.