Kas ir fosfātu grupa? Raksturojums un funkcijas



A fosfātu grupu ir molekula, ko veido fosfora atoms, kas pievienots četriem skābekļa atomiem. Tā ķīmiskā formula ir PO43-. Šo atomu grupu sauc par fosfātu grupu, kad tā ir pievienota molekulai, kas satur oglekli (jebkuru bioloģisko molekulu)..

Visas dzīvās būtnes ir izgatavotas no oglekļa. Fosfātu grupa ģenētiskajā materiālā atrodas enerģētiskajās molekulās, kas ir svarīgas šūnu metabolismam un veido daļu no bioloģiskajām membrānām un dažām saldūdens ekosistēmām..

Ir skaidrs, ka fosfātu grupa atrodas daudzās svarīgās organismu struktūrās.

Elektroni, kas ir kopīgi starp četriem skābekļa atomiem un oglekļa atomu, var uzglabāt daudz enerģijas; šī spēja ir būtiska dažām jūsu lomām šūnā.

Fosfātu grupas 6 galvenās funkcijas

1 - Nukleīnskābēs

DNS un RNS, visu dzīvo būtņu ģenētiskais materiāls, ir nukleīnskābes. Tos veido nukleotīdi, kurus savukārt veido slāpekļa bāze, 5 ogļūdeņražu cukurs un fosfātu grupa..

5 ogļūdeņražu cukurs un katra nukleotīda fosfātu grupa pievienojas, lai veidotu nukleīnskābju mugurkaulu.

Ja nukleotīdi nav saistīti ar citiem, veidojot DNS vai RNS molekulas, tie saistās ar divām citām fosfātu grupām, kā rezultātā rodas tādas molekulas kā ATP (adenozīna trifosfāts) vai GTP (guanozīna trifosfāts)..

2 - kā enerģijas noliktava

ATP ir galvenā molekula, kas nodrošina enerģiju šūnām, lai tās varētu veikt savas būtiskās funkcijas.

Piemēram, ja tiek saslēgti muskuļi, muskuļu olbaltumvielas lieto ATP.

Šo molekulu veido adenozīns, kas saistīts ar trim fosfātu grupām. Šajās grupās veidotās saites ir augstas enerģijas.

Tas nozīmē, ka, pārtraucot šīs saites, tiek izlaists liels enerģijas daudzums, ko var izmantot darbam šūnā.

Fosfātu grupas atdalīšanu, lai atbrīvotu enerģiju, sauc par ATP hidrolīzi. Rezultāts ir brīvs fosfāts un ADP molekula (adenozīna difosfāts, jo tajā ir tikai divas fosfātu grupas)..

Fosfātu grupas ir atrodamas arī citās enerģijas molekulās, kas ir mazāk izplatītas nekā ATP, piemēram, guanozīna trifosfāts (GTP), citidīna trifosfāts (CTP) un uridīna trifosfāts (UTP)..

3 - proteīnu aktivācijā

Fosfātu grupas ir svarīgas proteīnu aktivizēšanā, lai tās varētu veikt īpašas funkcijas šūnās.

Olbaltumvielas tiek aktivizētas ar procesu, ko sauc par fosforilēšanu, kas ir vienkārši fosfātu grupas pievienošana.

Kad fosfātu grupa ir saistīta ar proteīnu, tiek teikts, ka proteīns ir fosforilēts.

Tas nozīmē, ka ir aktivizēts, lai spētu veikt konkrētu darbu, piemēram, ziņojuma nodošanu citai šūnā esošai olbaltumvielai.

Olbaltumvielu fosforilācija notiek visās dzīves formās, un proteīni, kas šīs fosfātu grupas pievieno pārējiem proteīniem, tiek saukti par kināzi.

Interesanti pieminēt, ka dažkārt kināzes darbs ir fosforilēt citu kināzi. Pretēji tam, defosforilēšana ir fosfātu grupas atdalīšana.

4 - šūnu membrānās

Fosfātu grupas var saistīties ar lipīdiem, veidojot cita veida ļoti svarīgas biomolekulas, ko sauc par fosfolipīdiem.

Tās nozīme ir tā, ka fosfolipīdi ir šūnu membrānu galvenā sastāvdaļa, un tās ir būtiskas dzīvības struktūras.

Daudzas fosfolipīdu molekulas ir sakārtotas rindās, lai veidotu to, ko sauc par fosfolipīdu divkāršu slāni; tas ir, divkāršs fosfolipīdu slānis.

Šis divkāršais slānis ir bioloģisko membrānu galvenā sastāvdaļa, piemēram, šūnu membrāna un kodols, kas ieskauj kodolu..

5- Kā pH regulators

Dzīvajām būtnēm ir nepieciešami neitrāli dzīves apstākļi, jo lielākā daļa bioloģisko aktivitāšu var notikt tikai pie konkrēta pH, kas ir tuvs neitralitātei; tas ir, ne ļoti skābi, ne ļoti pamata.

Fosfātu grupa ir svarīgs pH buferis šūnās.

6 - Ekosistēmās

Saldūdens vidē fosfors ir uzturviela, kas ierobežo augu un dzīvnieku augšanu.

Fosforu saturošo molekulu (piemēram, fosfātu grupu) daudzuma pieaugums var veicināt planktona un augu augšanu..

Šis augu pieaugums palielina pārtiku citiem organismiem, piemēram, zooplanktonam un zivīm. Tādējādi pārtikas ķēde turpinās, līdz tas sasniedz cilvēkus.

Fosfātu pieaugums sākotnēji palielinās planktona un zivju skaitu, bet pārāk liels pieaugums ierobežos citas uzturvielas, kas ir svarīgas arī izdzīvošanai, piemēram, skābeklis..

To sauc par eitrofikāciju un var nogalināt ūdensdzīvniekus.

Fosfāti var palielināties cilvēku darbības dēļ, piemēram, notekūdeņu attīrīšana, rūpnieciskā izplūde un mēslošanas līdzekļu izmantošana lauksaimniecībā.

Atsauces

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). Garland Zinātne.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Bioķīmija (8. izdevums). W. H. Freemans un uzņēmums.
  3. Hudson, J. J., Taylor, W. D., un Schindler, D. W. (2000). Fosfātu koncentrācija ezeros. Daba, 406(6791), 54-56.
  4. Karl, D. M. (2000). Ūdens ekoloģija Fosfors, dzīves personāls. Daba, 406(6791), 31-33.
  5. Karp, G. (2009). Šūnu un molekulārās bioloģijas jēdzieni un eksperimenti (6. izdevums). Wiley.
  6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulāro šūnu bioloģija (8. izdevums). W. H. Freemans un uzņēmums.
  7. Nelsons, D. & Kokss, M. (2017). Lehningera bioķīmijas principi (7. izdevums). W. H. Freemans.
  8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Bioķīmijas pamati: dzīve molekulārā līmenī (5. izdevums). Wiley.
  9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Cianobaktēriju izraisīto arsēna redoksu dinamiku ūdens vidē regulē ar fosfātu. Vides zinātne un tehnoloģijas, 48(2), 994-1000.