Mis on fosfaatrühm? Omadused ja funktsioonid



A fosfaatrühm on molekul, mis on moodustatud nelja hapniku aatomiga seotud fosforiaatomiga. Selle keemiline valem on PO43-. Seda aatomite rühma nimetatakse fosfaatrühmaks, kui see on seotud molekuliga, mis sisaldab süsinikku (mistahes bioloogilist molekuli).

Kõik elusolendid on valmistatud süsinikust. Fosfaadirühm on geneetilises materjalis rakulise metabolismi jaoks olulistes energeetilistes molekulides, mis moodustavad osa bioloogilistest membraanidest ja mõnedest magevee ökosüsteemidest..

On ilmne, et fosfaadirühm esineb paljudes olulistes organismide struktuurides.

Nelja hapniku aatomi ja süsinikuaatomi vahel jagatud elektronid võivad salvestada palju energiat; see võime on elulise tähtsusega mõnede teie rollide puhul rakus.

Fosfaatrühma 6 põhifunktsiooni

1- Nukleiinhappes

DNA ja RNA, kõigi elusolendite geneetiline materjal, on nukleiinhapped. Neid moodustavad nukleotiidid, mis omakorda moodustuvad lämmastiku baasist, 5 süsiniku suhkrust ja fosfaatrühmast..

5 süsiniku suhkur ja iga nukleotiidi fosfaatrühm ühinevad, moodustades nukleiinhapete selgroo.

Kui nukleotiidid ei ole DNA või RNA molekulide moodustamiseks seotud teistega, seonduvad nad kahe teise fosfaatrühmaga, mille tulemuseks on molekulid, nagu ATP (adenosiintrifosfaat) või GTP (guanosiintrifosfaat)..

2 - energia laos

ATP on peamine molekul, mis annab rakkudele energiat, et nad saaksid täita oma elutähtsad funktsioonid.

Näiteks, kui lihased on kokku lepitud, kasutavad lihasvalgud selle valmistamiseks ATP-d.

See molekul on moodustatud adenosiiniga, mis on seotud kolme fosfaatrühmaga. Nende rühmade vahelised sidemed on suured.

See tähendab, et nende linkide purustamisega vabaneb suur hulk energiat, mida saab kasutada rakus töö tegemiseks.

Fosfaatrühma eemaldamist energia vabastamiseks nimetatakse ATP hüdrolüüsiks. Tulemuseks on vaba fosfaat ja ADP-molekul (adenosiindifosfaat, sest sellel on ainult kaks fosfaadirühma).

Fosfaatrühmi leidub ka teistes energia molekulides, mis on vähem levinud kui ATP, nagu guanosiintrifosfaat (GTP), tsütidiintrifosfaat (CTP) ja uridiintrifosfaat (UTP)..

3 - valkude aktiveerimisel

Fosfaatrühmad on valkude aktiveerimisel olulised, nii et nad saavad rakkudes täita teatud funktsioone.

Proteiinid aktiveeritakse fosforüülimise teel, mis on lihtsalt fosfaatrühma lisamine.

Kui fosfaatrühm on seotud valguga, siis öeldakse, et valk on fosforüülitud.

See tähendab, et see on aktiveeritud, et olla võimeline täitma teatud tööd, näiteks kandma sõnumit rakus olevale teisele valgule.

Valgu fosforüülimine toimub kõigis eluvormides ja valke, mis lisavad neid fosfaatrühmi teistele valkudele, nimetatakse kinaasideks.

Huvitav on märkida, et mõnikord on kinaasi tööks kinaasi fosforüülimine. Seevastu defosforüülimine on fosfaatrühma eemaldamine.

4 - rakumembraanides

Fosfaatrühmad võivad seonduda lipiididega, et moodustada teist tüüpi väga olulisi biomolekule, mida nimetatakse fosfolipiidideks.

Selle tähtsus seisneb selles, et fosfolipiidid on rakumembraanide peamine komponent ja need on eluks hädavajalikud struktuurid.

Paljud fosfolipiidimolekulid on paigutatud ridadesse, et moodustada seda, mida nimetatakse fosfolipiidide kahekihiliseks; see tähendab fosfolipiidide topeltkihti.

See kaksikkihi on bioloogiliste membraanide, näiteks rakumembraani ja tuuma ümbritseva tuumaümbrise peamine komponent..

5- pH regulaatorina

Elusolendid vajavad eluks neutraalseid tingimusi, sest enamik bioloogilisi tegevusi võib toimuda ainult neutraalsele lähedusele vastava pH juures; see tähendab, et ei ole väga happeline ega väga lihtne.

Fosfaatrühm on rakkude pH oluline puhver.

6 - ökosüsteemides

Mageveekeskkonnas on fosfor toitaine, mis piirab taimede ja loomade kasvu.

Fosfori sisaldavate molekulide (nagu fosfaatrühmad) suurenemine võib soodustada planktoni ja taimede kasvu..

Taimede kasvu see kasv toob kaasa teiste toiduainete, näiteks zooplanktoni ja kalade, toidu. Seega jätkub toiduahel, kuni see jõuab inimesteni.

Fosfaatide suurenemine suurendab esialgu planktoni ja kala arvu, kuid liiga suur kasv piirab teisi toitjaid, mis on ka elulemuse seisukohalt olulised, nagu hapnik..

Seda hapniku ammendumist nimetatakse eutrofeerumiseks ja see võib tappa veeloomad.

Fosfaadid võivad suureneda inimtegevuse tõttu, näiteks reoveepuhastus, tööstuslikud heitmed ja väetiste kasutamine põllumajanduses.

Viited

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Raku molekulaarbioloogia (6. trükk). Garland Science.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokeemia (8. väljaanne). W. H. Freeman ja Company.
  3. Hudson, J. J., Taylor, W. D., & Schindler, D. W. (2000). Fosfaadi kontsentratsioonid järvedes. Loodus, 406(6791), 54-56.
  4. Karl, D. M. (2000). Veekeskkond Fosfor, elu personal. Loodus, 406(6791), 31-33.
  5. Karp, G. (2009). Rakkude ja molekulaarbioloogia: mõisted ja katsed (6. trükk). Wiley.
  6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulaarrakkude bioloogia (8. väljaanne). W. H. Freeman ja Company.
  7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehningeri biokeemia põhimõtted (7. trükk). W. H. Freeman.
  8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biokeemia alused: elu molekulaarsel tasandil (5. väljaanne). Wiley.
  9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, Y. G. (2014). Tsüanobakterite vahendatud arseeni redoks-dünaamikat reguleerib fosfaat veekeskkonnas. Keskkonnateadus ja -tehnoloogia, 48(2), 994-1000.