Co je to fosfátová skupina? Charakteristiky a funkce

A fosfátové skupiny je molekula tvořená atomem fosforu připojeným ke čtyřem atomům kyslíku. Jeho chemický vzorec je PO43-. Tato skupina atomů se nazývá fosfátová skupina, když je připojena k molekule obsahující uhlík (jakákoli biologická molekula)..

Všechny živé bytosti jsou vyrobeny z uhlíku. Fosfátová skupina je přítomna v genetickém materiálu v energetických molekulách důležitých pro buněčný metabolismus, který je součástí biologických membrán a některých sladkovodních ekosystémů..

Je zřejmé, že fosfátová skupina je přítomna v mnoha důležitých strukturách organismů.

Elektrony sdílené mezi čtyřmi atomy kyslíku a atomem uhlíku mohou ukládat velké množství energie; tato schopnost je nezbytná pro některé z vašich rolí v buňce.

6 hlavních funkcí fosfátové skupiny

1 - V nukleových kyselinách

DNA a RNA, genetický materiál všech živých bytostí, jsou nukleové kyseliny. Jsou tvořeny nukleotidy, které jsou zase tvořeny dusíkatou bází, cukrem 5 uhlíků a fosfátovou skupinou.

Cukr o 5 atomech uhlíku a fosfátová skupina každého nukleotidu se spojí za vzniku páteře nukleových kyselin.

Když nukleotidy nejsou vázány na jiné molekuly DNA nebo RNA, vážou se na další dvě fosfátové skupiny, což vede k molekulám, jako je ATP (adenosintrifosfát) nebo GTP (guanosin trifosfát)..

2- Jako energetický sklad

ATP je hlavní molekula, která dodává energii do buněk, takže mohou plnit své životní funkce.

Například, když jsou svaly stahovány, svalové bílkoviny používají ATP, aby to bylo možné.

Tato molekula je tvořena adenosinem spojeným se třemi fosfátovými skupinami. Spojení mezi těmito skupinami je vysoká energie.

To znamená, že rozbitím těchto vazeb se uvolní velké množství energie, které může být použito k provedení práce v buňce.

Odstranění fosfátové skupiny za účelem uvolnění energie se nazývá hydrolýza ATP. Výsledkem je volný fosfát plus ADP molekula (adenosintifosfát, protože má pouze dvě fosfátové skupiny).

Fosfátové skupiny jsou také nalezeny v jiných molekulách energie, které jsou méně běžné než ATP, jako je guanosin trifosfát (GTP), cytidin trifosfát (CTP) a uridin trifosfát (UTP)..

3- V aktivaci proteinů

Fosfátové skupiny jsou důležité při aktivaci proteinů, takže mohou v buňkách provádět určité funkce.

Proteiny jsou aktivovány procesem nazývaným fosforylace, což je jednoduše přidání fosfátové skupiny.

Když je fosfátová skupina vázána na protein, říká se, že protein byl fosforylován.

To znamená, že byla aktivována, aby mohla provádět určitou práci, jako je například přenášení zprávy na jiný protein v buňce.

Proteinová fosforylace se vyskytuje ve všech životních formách a proteiny, které přidávají tyto fosfátové skupiny k jiným proteinům, se nazývají kinázy.

Je zajímavé zmínit, že prací kinázy je někdy fosforylace jiné kinázy. Naopak, defosforylace je odstranění fosfátové skupiny.

4- V buněčných membránách

Fosfátové skupiny se mohou vázat na lipidy za vzniku dalšího typu velmi důležitých biomolekul zvaných fosfolipidy.

Jeho význam spočívá v tom, že fosfolipidy jsou hlavní složkou buněčných membrán a to jsou základní struktury pro život.

Mnoho molekul fosfolipidů je uspořádáno v řadách, aby vytvořily tzv. Dvojvrstvu fosfolipidů; to znamená dvojitou vrstvu fosfolipidů.

Tato dvojvrstva je hlavní složkou biologických membrán, jako je buněčná membrána a jaderná obálka obklopující jádro.

5- Jako regulátor pH

Živé bytosti potřebují neutrální podmínky pro život, protože většina biologických činností se může vyskytovat pouze při specifickém pH blízkém neutralitě; to není ani velmi kyselé ani velmi jednoduché.

Fosfátová skupina je důležitým pufrem pH v buňkách.

6. V ekosystémech

Ve sladkovodním prostředí je fosfor živinou, která omezuje růst rostlin a živočichů.

Zvýšení množství molekul obsahujících fosfor (jako jsou fosfátové skupiny) může podpořit růst planktonu a rostlin.

Tento nárůst růstu rostlin se promítá do více potravy pro jiné organismy, jako je zooplankton a ryby. Potravinový řetězec tak pokračuje, dokud nedosáhne člověka.

Zvýšení fosfátů zpočátku zvýší počet planktonu a ryb, ale přílišné zvýšení omezí další živiny, které jsou také důležité pro přežití, jako je kyslík..

Toto vyčerpání kyslíku se nazývá eutrofizace a může zabít vodní živočichy.

Fosforečnany mohou vzrůst v důsledku lidských činností, jako je čištění odpadních vod, průmyslové vypouštění a používání hnojiv v zemědělství.

Odkazy

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekulární biologie buňky (6. vydání). Garland věda.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemie (8. vydání). W. H. Freeman a Company.
3. Hudson, J. J., Taylor, W. D., & Schindler, D. W. (2000). Koncentrace fosfátů v jezerech. Příroda, 406(6791), 54-56.
4. Karl, D. M. (2000). Vodní ekologie Fosfor, personál života. Příroda, 406(6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Buněčná a molekulární biologie: Pojmy a experimenty (6. vydání). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulární buněčná biologie (8. vydání). W. H. Freeman a Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehningerovy principy biochemie (7. vydání). W. H. Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochemie: Život na molekulární úrovni (5. vydání). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Redox dynamika arsenu zprostředkovaná cyanobakteriemi je regulována fosfátem ve vodním prostředí. Environmentální věda a technologie, 48(2), 994-1000.