Hva er fosfatgruppen? Egenskaper og funksjoner

en fosfatgruppe er et molekyl dannet av et fosforatom festet til fire oksygenatomer. Dens kjemiske formel er PO43-. Denne gruppen av atomer kalles fosfatgruppen når den er festet til et molekyl som inneholder karbon (hvilket som helst biologisk molekyl).

Alle levende vesener er laget av karbon. Fosfatgruppen er tilstede i det genetiske materialet i energiske molekyler som er viktige for cellemetabolismen, og danner en del av de biologiske membranene og enkelte ferskvannsøkosystemer.

Det er tydelig at fosfatgruppen er tilstede i mange viktige strukturer av organismer.

Elektronene som deles mellom de fire oksygenatomer og karbonatomet, kan lagre mye energi; Denne evnen er viktig for noen av dine roller i cellen.

De 6 hovedfunksjonene til fosfatgruppen

1- I nukleinsyrer

DNA og RNA, det genetiske materialet til alle levende vesener, er nukleinsyrer. De dannes av nukleotider, som i sin tur dannes av en nitrogenbasert base, et sukker med 5 karboner og en fosfatgruppe.

Sukkeret av 5 karboner og fosfatgruppen av hvert nukleotid forbinder for å danne ryggraden av nukleinsyrene.

Når nukleotider ikke er bundet til andre for å danne DNA- eller RNA-molekyler, binder de seg til to andre fosfatgrupper som resulterer i molekyler som ATP (adenosintrifosfat) eller GTP (guanosintrifosfat).

2- Som et energilager

ATP er det viktigste molekylet som leverer energi til cellene, slik at de kan utføre sine vitale funksjoner.

Når muskler er kontraherte, bruker muskelproteiner ATP for å gjøre det.

Dette molekylet dannes av en adenosin koblet til tre fosfatgrupper. Lenkene som dannes mellom disse gruppene er høy energi.

Dette betyr at ved å bryte disse koblingene, frigjøres en stor mengde energi som kan brukes til å utføre arbeid i cellen.

Fjernelsen av en fosfatgruppe for å frigjøre energi kalles ATP-hydrolyse. Resultatet er et fritt fosfat pluss et ADP-molekyl (adenosindifosfat, fordi det bare har to fosfatgrupper).

Fosfatgrupper finnes også i andre energimolekyler som er mindre vanlige enn ATP, for eksempel guanosintrifosfat (GTP), cytidintrifosfat (CTP) og uridintrifosfat (UTP)..

3- Ved aktivering av proteiner

Fosfatgruppene er viktige ved aktivering av proteiner, slik at de kan utføre bestemte funksjoner i celler.

Proteiner aktiveres gjennom en prosess som kalles fosforylering, som bare er tilsetning av en fosfatgruppe.

Når en fosfatgruppe er bundet til et protein, sies det at proteinet er fosforylert.

Det betyr at den har blitt aktivert for å kunne utføre en bestemt jobb, for eksempel å bære en melding til et annet protein i cellen.

Proteinfosforylering skjer i alle livsformer, og proteiner som legger disse fosfatgruppene til de andre proteinene kalles kinaser.

Det er interessant å nevne at det iblant er en kinas aktivitet å fosforylere en annen kinase. Omvendt er de fosforylering fjerning av en fosfatgruppe.

4- I cellemembraner

Fosfatgruppene kan binde seg til lipider for å danne en annen type svært viktige biomolekyler kalt fosfolipider.

Dens betydning ligger i det faktum at fosfolipider er hovedkomponenten i cellemembraner, og disse er essensielle strukturer for livet.

Mange fosfolipidmolekyler er ordnet i rader for å danne det som kalles et dobbeltlag av fosfolipider; det vil si et dobbeltlag fosfolipider.

Dette dobbeltlag er hovedkomponenten i biologiske membraner, som cellemembranen og den nukleare konvolutten som omgir kjernen.

5- Som en pH-regulator

Levende vesener trenger nøytrale forhold for livet fordi de fleste biologiske aktiviteter kun kan forekomme ved en bestemt pH nær nøytralitet; det vil si verken veldig sur eller veldig grunnleggende.

Fosfatgruppen er en viktig buffer av pH i celler.

6- I økosystemer

I ferskvannsmiljøer er fosfor et næringsstoff som begrenser veksten av planter og dyr.

Økningen i mengden fosforholdige molekyler (som fosfatgrupper) kan fremme veksten av plankton og planter.

Denne økningen i planteveksten omdanner til mer mat til andre organismer, som dyreplankton og fisk. Dermed fortsetter matkjeden til den når mennesker.

En økning i fosfater vil i utgangspunktet øke antall plankton og fisk, men for mye økning vil begrense andre næringsstoffer som også er viktige for overlevelse, for eksempel oksygen.

Denne uttømmingen av oksygen kalles eutrofiering og kan drepe vanndyr.

Fosfater kan øke på grunn av menneskelige aktiviteter, for eksempel avløpsvannbehandling, industriell utslipp og bruk av gjødsel i landbruket.

referanser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekylærbiologi av cellen (6. utgave). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokjemi (8. utgave). W. H. Freeman og Company.
3. Hudson, J.J., Taylor, W.D., & Schindler, D.W. (2000). Fosfatkonsentrasjoner i innsjøer. natur, 406(6791), 54-56.
4. Karl, D. M. (2000). Akvatisk økologi Fosfor, livets ansatte. natur, 406(6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Cell og molekylærbiologi: Konsepter og eksperimenter (6. utgave). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. utgave). W. H. Freeman og Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehninger Prinsipper for biokjemi (7. utgave). W. H. Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grunnlaget for biokjemi: Livet på molekylivå (5. utgave). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Cyanobakterie-mediert arsenisk redoksdynamikk er regulert av fosfat i vannmiljøer. Miljøvitenskap og teknologi, 48(2), 994-1000.