MIKÄ ON FOSFAATTIRYHMÄ? OMINAISUUDET JA TOIMINNOT - KEMIA - 2026

Fosfaatti ryhmä on molekyyli koostuu fosforiatomin sitoutunut neljään happea. Sen kemiallinen kaava on PO43-. Tätä atomiryhmää kutsutaan fosfaattiryhmäksi, kun se on kiinnittynyt molekyyliin, joka sisältää hiiltä (mikä tahansa biologinen molekyyli).

Kaikki elävät esineet ovat hiiltä. Fosfaattiryhmä on läsnä geneettisessa materiaalissa solujen aineenvaihdunnalle tärkeissä energiamolekyyleissä, muodostaen osan biologisista membraaneista ja joistakin makean veden ekosysteemeistä.

R-ketjuun kiinnittynyt fosfaattiryhmä.

On selvää, että fosfaattiryhmää on läsnä monissa tärkeissä organismeissa.

Neljän happiatomin ja hiiliatomin kesken jakautuneet elektronit voivat varastoida paljon energiaa; tämä kyky on elintärkeä joillekin heidän roolistaan ​​solussa.

Fosfaattiryhmän 6 päätoimintoa

1- Nukleiinihapoissa

DNA ja RNA, kaikkien elävien olentojen geneettinen materiaali, ovat nukleiinihappoja. Ne koostuvat nukleotideistä, jotka puolestaan ​​koostuvat typpipohjaisesta emäksestä, 5-hiilisokerista ja fosfaattiryhmästä.

Kunkin nukleotidin 5-hiilisokeri ja fosfaattiryhmä muodostuvat yhdessä muodostaen nukleiinihappojen selkärangan.

Kun nukleotidejä ei ole liitetty toisiinsa DNA- tai RNA-molekyylien muodostamiseksi, ne liittyvät kahteen muuhun fosfaattiryhmään, jolloin syntyy molekyylejä, kuten ATP (adenosiinitrifosfaatti) tai GTP (guanosiinitrifosfaatti).

2 - energiavarastona

ATP on päämolekyyli, joka toimittaa energiaa soluille, jotta ne voivat suorittaa elintärkeät toimintonsa.

Esimerkiksi kun lihakset supistuvat, lihasproteiinit käyttävät ATP: tä siihen.

Tämä molekyyli koostuu adenosiinista, joka on kytketty kolmeen fosfaattiryhmään. Näiden ryhmien välillä muodostuneet sidokset ovat suurta energiaa.

Tämä tarkoittaa, että kun nämä sidokset hajoavat, vapautuu suuri määrä energiaa, jota voidaan käyttää töihin solussa.

Fosfaattiryhmän poistamista energian vapauttamiseksi kutsutaan ATP-hydrolyysiksi. Tuloksena on vapaa fosfaatti plus ADP-molekyyli (adenosiinidifosfaatti, koska siinä on vain kaksi fosfaattiryhmää).

Fosfaattiryhmiä löytyy myös muista energiamolekyyleistä, jotka ovat vähemmän yleisiä kuin ATP, kuten guanosiinitrifosfaatista (GTP), sytidiinitrifosfaatista (CTP) ja uridiinitrifosfaatista (UTP).

3 - proteiinien aktivoinnissa

Fosfaattiryhmät ovat tärkeitä proteiinien aktivoinnissa, jotta ne voivat suorittaa tiettyjä toimintoja soluissa.

Proteiinit aktivoidaan prosessilla, jota kutsutaan fosforylaatioksi, joka on yksinkertaisesti fosfaattiryhmän lisääminen.

Kun fosfaattiryhmä on kiinnittynyt proteiiniin, proteiinin sanotaan fosforyloituneen.

Tämä tarkoittaa, että se on aktivoitu voidakseen tehdä tietyn työn, kuten kuljettamaan viestin toiseen solun proteiiniin.

Proteiinifosforylaatio tapahtuu kaikissa elämän muodoissa, ja proteiineja, jotka lisäävät nämä fosfaattiryhmät muihin proteiineihin, kutsutaan kinaaseiksi.

On mielenkiintoista mainita, että joskus kinaasin tehtävä on fosforyloida toinen kinaasi. Päinvastoin, fosforylointi on fosfaattiryhmän poistamista.

4- solukalvoissa

Fosfaattiryhmät voivat liittyä lipideihin muodostaen toisen tyyppisiä erittäin tärkeitä biomolekyylejä, joita kutsutaan fosfolipideiksi.

Sen merkitys on siinä, että fosfolipidit ovat solukalvojen pääkomponentti ja nämä ovat välttämättömiä rakenteita elämälle.

Monet fosfolipidimolekyylit on järjestetty riviin muodostamaan niin kutsuttu fosfolipidikaksokerros; eli kaksinkertainen kerros fosfolipidejä.

Tämä kaksikerros on biologisten kalvojen pääkomponentti, kuten solumembraani ja ydintä ympäröivä ydinverho.

5 - pH: n säätelijänä

Elävät asiat tarvitsevat elämän kannalta neutraaleja olosuhteita, koska suurin osa biologisista aktiivisuuksista voi tapahtua vain tietyssä pH: ssa lähellä neutraalia; toisin sanoen, ei kovin hapan eikä kovin emäksinen.

Fosfaattiryhmä on tärkeä pH-puskuri soluissa.

6- ekosysteemeissä

Makean veden ympäristöissä fosfori on ravintoaine, joka rajoittaa kasvien ja eläinten kasvua.

Fosforipitoisten molekyylien (kuten fosfaattiryhmien) määrän lisääminen voi edistää planktonin ja kasvien kasvua.

Kasvien kasvun lisääntyminen tarkoittaa enemmän ruokaa muille organismeille, kuten eläinplanktonille ja kaloille. Näin ollen ravintoketjua jatketaan, kunnes se saavuttaa ihmisen.

Fosfaattien lisäys lisää aluksi planktonin ja kalojen lukumäärää, mutta liiallinen lisäys rajoittaa muita selviytymiseen tärkeitä ravintoaineita, kuten happea.

Tätä hapenpoistoa kutsutaan rehevöitymiseksi, ja se voi tappaa vesieläimiä.

Fosfaatit voivat lisääntyä ihmisen toiminnan, kuten jäteveden käsittelyn, teollisuuden päästöjen ja lannoitteiden käytön vuoksi maataloudessa.

Viitteet

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Solun molekyylibiologia (6. painos). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemia (8. painos). WH Freeman ja yritys.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, ja Schindler, DW (2000). Fosfaattipitoisuudet järvissä. Nature, 406 (6791), 54 - 56.
4. Karl, DM (2000). Vesiekologia. Fosfori, elämän henkilökunta. Nature, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Solu- ja molekyylibiologia: Käsitteet ja kokeet (6. painos). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. ja Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. painos). WH Freeman ja yritys.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehningerin biokemian periaatteet (7. painos). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biokemian perusteet: Elämä molekyylitasolla (5. painos). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., ja Zhu, YG (2014). Syanobakteerien välittämää arseeniredox-dynamiikkaa säätelee fosfaatti vesiympäristöissä. Ympäristötiede ja -teknologia, 48 (2), 994–1000.