HVAD ER FOSFATGRUPPEN? FUNKTIONER OG FUNKTIONER - KEMI - 2025

En phosphatgruppe er et molekyle, der består af et fosforatom bundet til fire ilt. Dens kemiske formel er PO43-. Denne gruppe af atomer kaldes en fosfatgruppe, når den er bundet til et molekyle, der indeholder kulstof (ethvert biologisk molekyle).

Alle levende ting er lavet af kulstof. Fosfatgruppen er til stede i genetisk materiale i energimolekyler, der er vigtige for cellemetabolismen, og udgør en del af biologiske membraner og nogle ferskvandsøkosystemer.

Fosfatgruppe bundet til R-kæden.

Det er tydeligt, at fosfatgruppen findes i mange vigtige strukturer i organismer.

Elektronerne, der deles mellem de fire oxygenatomer og carbonatomet, kan lagre en masse energi; denne evne er vigtig for nogle af deres roller i cellen.

De 6 hovedfunktioner i fosfatgruppen

1- I nukleinsyrer

DNA og RNA, det genetiske materiale for alle levende ting, er nukleinsyrer. De består af nukleotider, som igen består af en nitrogenbaseret base, en 5-kulstofsukker og en fosfatgruppe.

5-kulstofsukkeret og fosfatgruppen i hvert nukleotid mødes for at danne rygraden i nukleinsyrer.

Når nukleotider ikke er forbundet til hinanden for at danne DNA- eller RNA-molekyler, slutter de sig til to andre phosphatgrupper, der giver anledning til molekyler, såsom ATP (adenosintriphosphat) eller GTP (guanosintriphosphat).

2- Som energilager

ATP er det vigtigste molekyle, der leverer energi til celler, så de kan udføre deres vitale funktioner.

Når muskler f.eks. Sammentrækkes, bruger muskelproteiner ATP til at gøre det.

Dette molekyle består af et adenosin bundet til tre fosfatgrupper. Bindingerne mellem disse grupper er højenergi.

Dette betyder, at ved at bryde disse bindinger frigives en stor mængde energi, der kan bruges til at udføre arbejde i cellen.

Fjernelse af en phosphatgruppe for at frigive energi kaldes ATP-hydrolyse. Resultatet er et frit phosphat plus et ADP-molekyle (adenosindiphosphat, fordi det kun har to phosphatgrupper).

Fosfatgrupper findes også på andre energimolekyler, der er mindre almindelige end ATP, såsom guanosintriphosphat (GTP), cytidintriphosphat (CTP) og uridintriphosfat (UTP).

3 - Ved aktivering af proteiner

Fosfatgrupper er vigtige i aktiveringen af ​​proteiner, så de kan udføre bestemte funktioner i celler.

Proteiner aktiveres gennem en proces kaldet phosphorylering, som simpelthen er tilsætningen af ​​en phosphatgruppe.

Når en phosphatgruppe er knyttet til et protein, siges proteinet at have været phosphoryleret.

Det betyder, at det er blevet aktiveret for at være i stand til at udføre et bestemt job, såsom at bære en besked til et andet protein i cellen.

Proteinphosphorylering forekommer i alle former for liv, og proteiner, der føjer disse phosphatgrupper til andre proteiner kaldes kinaser.

Det er interessant at nævne, at sommetider jobbet med en kinase er at fosforylere en anden kinase. Omvendt er dephosphorylering fjernelse af en phosphatgruppe.

4- I cellemembraner

Fosfatgrupper kan slutte sig til lipider for at danne en anden type meget vigtige biomolekyler kaldet phospholipider.

Dens betydning ligger i det faktum, at phospholipider er den vigtigste komponent i cellemembraner, og disse er essentielle strukturer for livet.

Mange phospholipidmolekyler er arrangeret i rækker for at danne det, der kaldes en phospholipid-dobbeltlag; det vil sige et dobbelt lag med phospholipider.

Dette dobbeltlag er hovedkomponenten i biologiske membraner, såsom cellemembranen og den nukleare konvolut, der omgiver kernen.

5- Som en pH-regulator

Levende ting har brug for neutrale livsbetingelser, fordi de fleste biologiske aktiviteter kun kan forekomme ved en specifik pH tæt på neutral; det vil sige hverken meget surt eller meget basisk.

Fosfatgruppen er en vigtig pH-buffer i celler.

6- I økosystemer

I ferskvandsmiljøer er fosfor et næringsstof, der begrænser væksten af ​​planter og dyr.

Forøgelse af mængden af ​​fosforholdige molekyler (såsom fosfatgrupper) kan fremme plankton og plantevækst.

Denne stigning i plantevækst betyder mere mad til andre organismer, såsom dyreplankton og fisk. Fødekæden fortsættes således, indtil den når mennesker.

En stigning i fosfater vil i første omgang øge antallet af plankton og fisk, men for meget stigning vil begrænse andre næringsstoffer, der også er vigtige for overlevelse, såsom ilt.

Denne nedbrydning af ilt kaldes eutrofiering, og den kan dræbe akvatiske dyr.

Fosfater kan stige på grund af menneskelige aktiviteter, såsom spildevandsrensning, industriel udledning og brug af gødning i landbruget.

Referencer

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6. udg.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokemi (8. udg.). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, & Schindler, DW (2000). Fosfatkoncentrationer i søer. Nature, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Akvatisk økologi. Fosfor, livets personale. Nature, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Celle- og molekylærbiologi: koncepter og eksperimenter (6. udgave). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekylær cellebiologi (8. udgave). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7. udgave). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Fundamentals of Biochemistry: Life on the Molecular Level (5. udg.). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Cyanobakterier-medieret arsenredoxdynamik reguleres af fosfat i vandmiljøer. Miljøvidenskab og teknologi, 48 (2), 994–1000.