Что такое фосфатная группа? Характеристики и функции



фосфатная группа представляет собой молекулу, образованную атомом фосфора, связанным с четырьмя атомами кислорода. Его химическая формула PO43-. Эта группа атомов называется фосфатной группой, когда она присоединена к молекуле, содержащей углерод (любая биологическая молекула).

Все живые существа состоят из углерода. Фосфатная группа присутствует в генетическом материале в важных молекулах энергии для клеточного метаболизма, образуя часть биологических мембран и некоторые пресноводные экосистемы.

Очевидно, что фосфатная группа присутствует во многих важных структурах организмов..

Электроны, разделяемые между четырьмя атомами кислорода и атомом углерода, могут накапливать много энергии; эта способность жизненно важна для некоторых ваших ролей в клетке.

6 основных функций фосфатной группы

1- В нуклеиновых кислотах

ДНК и РНК, генетический материал всех живых существ, являются нуклеиновыми кислотами. Они образованы нуклеотидами, которые, в свою очередь, образованы азотистым основанием, сахаром из 5 атомов углерода и фосфатной группой..

Сахар из 5 атомов углерода и фосфатная группа каждого нуклеотида объединяются, образуя основу нуклеиновых кислот.

Когда нуклеотиды не связаны с другими для образования молекул ДНК или РНК, они связываются с двумя другими фосфатными группами, что приводит к таким молекулам, как АТФ (аденозинтрифосфат) или ГТФ (гуанозинтрифосфат).

2- Как склад энергии

АТФ является основной молекулой, которая поставляет энергию клеткам, чтобы они могли выполнять свои жизненно важные функции.

Например, когда мышцы сокращаются, мышечные белки используют АТФ, чтобы сделать его.

Эта молекула образована аденозином, связанным с тремя фосфатными группами. Связи, образованные между этими группами, имеют высокую энергию.

Это означает, что, нарушая эти связи, высвобождается большое количество энергии, которое можно использовать для выполнения работы в ячейке..

Удаление фосфатной группы для выделения энергии называется гидролизом АТФ. В результате получается свободный фосфат плюс молекула АДФ (аденозиндифосфат, потому что он имеет только две фосфатные группы).

Фосфатные группы также обнаружены в других энергетических молекулах, которые встречаются реже, чем АТФ, таких как гуанозинтрифосфат (ГТФ), цитидин-трифосфат (ЦТФ) и уридин-трифосфат (UTP)..

3- В активации белков

Фосфатные группы играют важную роль в активации белков, так что они могут выполнять определенные функции в клетках.

Белки активируются через процесс, называемый фосфорилированием, который является просто добавлением фосфатной группы.

Когда фосфатная группа связана с белком, говорят, что белок был фосфорилирован.

Это означает, что он был активирован, чтобы иметь возможность выполнять определенную работу, такую ​​как передача сообщения другому белку в клетке..

Фосфорилирование белка происходит во всех формах жизни, и белки, которые добавляют эти фосфатные группы к другим белкам, называются киназами..

Интересно отметить, что иногда работа киназы заключается в фосфорилировании другой киназы. И наоборот, дефосфорилирование представляет собой удаление фосфатной группы.

4- В клеточных мембранах

Фосфатные группы могут связываться с липидами с образованием другого типа очень важных биомолекул, называемых фосфолипидами..

Его важность заключается в том, что фосфолипиды являются основным компонентом клеточных мембран, и это важные структуры для жизни.

Многие молекулы фосфолипидов расположены рядами, образуя так называемый бислой фосфолипидов; то есть двойной слой фосфолипидов.

Этот бислой является основным компонентом биологических мембран, таких как клеточная мембрана и ядерная оболочка, которая окружает ядро.

5- Как регулятор pH

Живые существа нуждаются в нейтральных условиях для жизни, потому что большинство биологических активностей могут происходить только при определенном pH, близком к нейтральному; то есть не очень кислотный и не очень основной.

Фосфатная группа является важным буфером рН в клетках.

6- В экосистемах

В пресноводных средах фосфор является питательным веществом, ограничивающим рост растений и животных..

Увеличение количества фосфорсодержащих молекул (таких как фосфатные группы) может способствовать росту планктона и растений.

Это увеличение роста растений приводит к увеличению количества пищи для других организмов, таких как зоопланктон и рыба. Таким образом, пищевая цепь продолжается, пока не достигнет человека.

Увеличение фосфатов первоначально увеличит количество планктона и рыбы, но слишком большое увеличение будет ограничивать другие питательные вещества, которые также важны для выживания, такие как кислород.

Это истощение кислорода называется эвтрофикацией и может убить водных животных.

Фосфаты могут увеличиваться из-за человеческой деятельности, такой как очистка сточных вод, промышленные сбросы и использование удобрений в сельском хозяйстве..

ссылки

  1. Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Морган Д., Рафф М., Робертс К. и Уолтер П. (2014). Молекулярная биология клетки (6-е изд.). Гирлянда Наука.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). биохимия (8-е изд.). У. Х. Фриман и Компания.
  3. Hudson, J.J., Taylor, W.D. & Schindler, D.W. (2000). Концентрации фосфатов в озерах. природа, 406(6791), 54-56.
  4. Карл Д. М. (2000). Водная экология Фосфор, посох жизни. природа, 406(6791), 31-33.
  5. Карп Г. (2009). Клеточная и молекулярная биология: концепции и эксперименты (6-е изд.). Wiley.
  6. Лодиш, Х., Берк, А., Кайзер, К., Кригер, М., Бретчер, А., Плое, Х., Амон, А. и Мартин, К. (2016). Молекулярно-клеточная биология (8-е изд.). У. Х. Фриман и Компания.
  7. Нельсон Д. и Кокс М. (2017). Lehninger Принципы биохимии (7-е изд.). У. Х. Фриман.
  8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (5-е изд.). Wiley.
  9. Чжан С., Ренсинг С. и Чжу Ю. Г. (2014). Опосредованная цианобактериями окислительно-восстановительная динамика мышьяка регулируется фосфатом в водной среде. Наука об окружающей среде и технологии, 48(2), 994-1000.