KOKIA YRA FOSFATO GRUPĖ? YPATYBES IR FUNKCIJAS - CHEMIJA - 2025

Fosfato grupė yra molekulė, sudaryta iš fosforo atomą, deguonies iki keturių. Jo cheminė formulė yra PO43-. Ši atomų grupė vadinama fosfato grupe, kai ji yra prijungta prie molekulės, kurioje yra anglies (bet kuri biologinė molekulė).

Visi gyvi daiktai yra pagaminti iš anglies. Fosfato grupė yra genetinėje medžiagoje energijos molekulėse, svarbiose ląstelių metabolizmui, sudaro biologinių membranų ir kai kurių gėlo vandens ekosistemų dalis.

Fosfato grupė, prijungta prie R grandinės.

Akivaizdu, kad fosfato grupė yra daugelyje svarbių organizmų struktūrų.

Elektronai, pasidalijantys tarp keturių deguonies atomų ir anglies atomo, gali kaupti daug energijos; šis gebėjimas yra gyvybiškai svarbus kai kuriems jų vaidmenims ląstelėje.

6 pagrindinės fosfatų grupės funkcijos

1- Nukleorūgštyse

DNR ir RNR, genetinė visų gyvų daiktų medžiaga, yra nukleorūgštys. Jie yra sudaryti iš nukleotidų, kuriuos savo ruožtu sudaro azotinė bazė, 5 anglies cukrus ir fosfato grupė.

Kiekvieno nukleotido 5 anglies cukrus ir fosfato grupė kartu sudaro nukleorūgščių pagrindą.

Kai nukleotidai nėra sujungti vienas su kitu, kad susidarytų DNR ar RNR molekulės, jie jungiasi prie dar dviejų fosfatų grupių, sukurdami tokias molekules kaip ATP (adenozino trifosfatas) arba GTP (guanozino trifosfatas).

2– kaip energijos atsargos

ATP yra pagrindinė molekulė, tiekianti energiją ląstelėms, kad jos galėtų atlikti savo gyvybines funkcijas.

Pavyzdžiui, raumenims susitraukiant, raumenų baltymai tam naudoja ATP.

Šią molekulę sudaro adenozinas, sujungtas su trimis fosfatų grupėmis. Tarp šių grupių susiformavę ryšiai yra daug energijos.

Tai reiškia, kad nutrūkus šiems ryšiams, išsiskiria didelis kiekis energijos, kurią galima panaudoti darbui ląstelėje atlikti.

Fosfato grupės pašalinimas, norint išlaisvinti energiją, vadinamas ATP hidrolize. Rezultatas yra laisvas fosfatas ir ADP molekulė (adenozino difosfatas, nes jis turi tik dvi fosfato grupes).

Fosfato grupės taip pat randamos kitose, mažiau nei ATP, energetinėse molekulėse, tokiose kaip guanozino trifosfatas (GTP), citidino trifosfatas (CTP) ir uridino trifosfatas (UTP).

3 - Suaktyvinant baltymus

Fosfato grupės yra svarbios aktyvinant baltymus, kad jos galėtų atlikti tam tikras funkcijas ląstelėse.

Baltymai aktyvuojami per procesą, vadinamą fosforilinimu, kuris yra tiesiog fosfato grupės pridėjimas.

Kai prie baltymo prisijungia fosfato grupė, teigiama, kad baltymas fosforilinamas.

Tai reiškia, kad jis suaktyvintas tam, kad galėtų atlikti tam tikrą darbą, pavyzdžiui, nešti pranešimą į kitą ląstelės baltymą.

Baltymų fosforilinimas vyksta visose gyvenimo formose, o baltymai, kurie prideda šias fosfato grupes prie kitų baltymų, vadinami kinazėmis.

Įdomu paminėti, kad kartais kinazės darbas yra fosforilinti kitą kinazę. Priešingai, defosforilinimas yra fosfato grupės pašalinimas.

4- Ląstelių membranose

Fosfato grupės gali prisijungti prie lipidų, kad susidarytų kitos rūšies labai svarbios biomolekulės, vadinamos fosfolipidais.

Jo svarba yra ta, kad fosfolipidai yra pagrindiniai ląstelių membranų komponentai ir tai yra gyvybiškai svarbios struktūros.

Daugelis fosfolipidų molekulių yra išdėstytos eilėmis, kad būtų sudarytas vadinamasis fosfolipidų dvisluoksnis sluoksnis; tai yra dvigubas fosfolipidų sluoksnis.

Šis dvisluoksnis yra pagrindinis biologinių membranų komponentas, toks kaip ląstelės membrana ir branduolio apvalkalas, supantis branduolį.

5 - kaip pH reguliatorius

Gyviesiems dalykams reikia neutralių gyvenimo sąlygų, nes didžioji dalis biologinės veiklos gali vykti tik esant tam tikram pH neutralumui; tai yra, nei labai rūgštus, nei labai šarminis.

Fosfato grupė yra svarbus pH buferis ląstelėse.

6- Ekosistemose

Gėlo vandens aplinkoje fosforas yra maistinė medžiaga, ribojanti augalų ir gyvūnų augimą.

Padidinus fosforo turinčių molekulių (tokių kaip fosfato grupės) kiekį, gali būti skatinamas planktono ir augalų augimas.

Šis augalų augimo padidėjimas reiškia, kad daugiau maisto gaunama kitiems organizmams, pavyzdžiui, zooplanktonui ir žuvims. Taigi, maisto grandinė tęsiama tol, kol ji pasiekia žmones.

Padidėjęs fosfatų kiekis iš pradžių padidins planktono ir žuvų skaičių, tačiau per didelis padidėjimas apribos kitas maistines medžiagas, kurios taip pat svarbios išgyvenimui, tokias kaip deguonis.

Šis deguonies išeikvojimas vadinamas eutrofikacija ir gali nužudyti vandens gyvūnus.

Fosfatai gali padidėti dėl žmogaus veiklos, tokios kaip nuotekų valymas, pramoninis išleidimas ir trąšų naudojimas žemės ūkyje.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. ir Walter, P. (2014). Ląstelės molekulinė biologija (6-asis leidimas). Girlianda mokslas.
2. Bergas, J., Tymoczko, J., Gatto, G. ir Strayeris, L. (2015). Biochemija (8-asis leidimas). WH Freeman ir kompanija.
3. Hudsonas, J. J., Tayloras, D. D. ir Schindleris, D. D. (2000). Fosfato koncentracija ežeruose. „Nature“, 406 (6791), 54–56.
4. Karlas, DM (2000). Vandens ekologija. Fosforas, gyvenimo personalas. „Nature“, 406 (6791), 31–33.
5. Karp, G. (2009). Ląstelių ir molekulinė biologija: koncepcijos ir eksperimentai (6-asis leidimas). Vilis.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. ir Martin, K. (2016). Molekulinių ląstelių biologija (8-asis leidimas). WH Freeman ir kompanija.
7. Nelsonas, D. ir Coxas, M. (2017). Lehningerio biochemijos principai (7-asis leidimas). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. ir Pratt, C. (2016). Biochemijos pagrindai: gyvenimas molekuliniame lygmenyje (5-asis leidimas). Vilis.
9. Zhang, S., Rensing, C., ir Zhu, YG (2014). Cianobakterijų sukeliamas arseno redokso dinamiką vandens aplinkoje reguliuoja fosfatas. Aplinkos mokslas ir technologija, 48 (2), 994–1000.