Ποια είναι η Ομάδα Φωσφορικών; Χαρακτηριστικά και λειτουργίες

Α φωσφορική ομάδα είναι ένα μόριο που σχηματίζεται από ένα άτομο φωσφόρου συνδεδεμένο σε τέσσερα άτομα οξυγόνου. Ο χημικός τύπος του είναι PO43-. Αυτή η ομάδα ατόμων ονομάζεται φωσφορική ομάδα όταν συνδέεται με ένα μόριο που περιέχει άνθρακα (οποιοδήποτε βιολογικό μόριο).

Όλα τα ζωντανά όντα είναι κατασκευασμένα από άνθρακα. Η φωσφορική ομάδα υπάρχει στο γενετικό υλικό σε ενεργειακά μόρια σημαντικά για τον κυτταρικό μεταβολισμό, που αποτελούν μέρος των βιολογικών μεμβρανών και ορισμένων οικοσυστημάτων γλυκού νερού.

Είναι προφανές ότι η φωσφορική ομάδα είναι παρούσα σε πολλές σημαντικές δομές οργανισμών.

Τα ηλεκτρόνια που μοιράζονται τα τέσσερα άτομα οξυγόνου και το άτομο άνθρακα μπορούν να αποθηκεύσουν πολλή ενέργεια. αυτή η ικανότητα είναι ζωτικής σημασίας για ορισμένους από τους ρόλους σας στο κελί.

Οι 6 κύριες λειτουργίες της φωσφορικής ομάδας

1- Σε νουκλεϊνικά οξέα

Το DNA και το RNA, το γενετικό υλικό όλων των ζώντων όντων, είναι νουκλεϊκά οξέα. Αυτά σχηματίζονται από νουκλεοτίδια, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζονται από μια αζωτούχο βάση, ένα σάκχαρο με 5 άνθρακες και μια φωσφορική ομάδα.

Το ζάχαρο των 5 ανθράκων και η φωσφορική ομάδα κάθε νουκλεοτιδίου ενώνονται για να σχηματίσουν τον σκελετό των νουκλεϊνικών οξέων.

Όταν τα νουκλεοτίδια δεν συνδέονται με άλλα μόρια για να σχηματίσει ΟΝΑ ή RNA προσδένονται σε δύο ομάδες φωσφορικού προκύπτοντα μόρια όπως ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) ή GTP (τριφωσφορική γουανοσίνη).

2- Ως ενεργειακή αποθήκη

Το ΑΤΡ είναι το κύριο μόριο που παρέχει ενέργεια στα κύτταρα έτσι ώστε να μπορούν να εκτελούν τις ζωτικές τους λειτουργίες.

Για παράδειγμα, όταν συστέλλονται μύες, οι μυϊκές πρωτεΐνες χρησιμοποιούν το ΑΤΡ για να το κάνουν.

Αυτό το μόριο σχηματίζεται από μια αδενοσίνη συνδεδεμένη με τρεις φωσφορικές ομάδες. Οι δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ αυτών των ομάδων είναι υψηλής ενέργειας.

Αυτό σημαίνει ότι, σπάζοντας αυτούς τους συνδέσμους, απελευθερώνεται μια μεγάλη ποσότητα ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτέλεση εργασιών στο κελί.

Η απομάκρυνση μιας φωσφορικής ομάδας για απελευθέρωση ενέργειας ονομάζεται υδρόλυση ΑΤΡ. Το αποτέλεσμα είναι ένα ελεύθερο φωσφορικό άλας μαζί με ένα μόριο ADP (διφωσφορική αδενοσίνη, επειδή έχει μόνο δύο φωσφορικές ομάδες).

Οι φωσφορικές ομάδες είναι επίσης διαθέσιμες από άλλες ενεργειακές μόρια τα οποία είναι λιγότερο συχνές από την ΑΤΡ, όπως τριφωσφορική γουανοσίνη (GTP), τριφωσφορική κυτιδίνη (CTP) και τριφωσφορική ουριδίνη (UTP).

3- Στην ενεργοποίηση των πρωτεϊνών

Οι φωσφορικές ομάδες είναι σημαντικές στην ενεργοποίηση των πρωτεϊνών, έτσι ώστε να μπορούν να εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες στα κύτταρα.

Οι πρωτεΐνες ενεργοποιούνται μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται φωσφορυλίωση, η οποία είναι απλώς η προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας.

Όταν μια φωσφορική ομάδα έχει συνδεθεί με μια πρωτεΐνη, λέγεται ότι η πρωτεΐνη έχει φωσφορυλιωθεί.

Αυτό σημαίνει ότι έχει ενεργοποιηθεί για να είναι σε θέση να εκτελέσει μια συγκεκριμένη δουλειά, όπως τη μεταφορά ενός μηνύματος σε άλλη πρωτεΐνη στο κελί.

Η φωσφορυλίωση πρωτεΐνης εμφανίζεται σε όλες τις μορφές ζωής και οι πρωτεΐνες που προσθέτουν αυτές τις φωσφορικές ομάδες στις άλλες πρωτεΐνες ονομάζονται κινάσες.

Είναι ενδιαφέρον να αναφέρουμε ότι μερικές φορές το έργο μιας κινάσης είναι να φωσφορυλιώσει μια άλλη κινάση. Αντιστρόφως, η αποφωσφορυλίωση είναι η απομάκρυνση μιας φωσφορικής ομάδας.

4- Σε κυτταρικές μεμβράνες

Οι φωσφορικές ομάδες μπορούν να δεσμευτούν στα λιπίδια για να σχηματίσουν έναν άλλο τύπο πολύ σημαντικών βιομορίων που ονομάζονται φωσφολιπίδια.

Η σημασία του έγκειται στο γεγονός ότι τα φωσφολιπίδια είναι το κύριο συστατικό των κυτταρικών μεμβρανών και είναι απαραίτητες δομές για τη ζωή.

Πολλά μόρια φωσφολιπιδίου διατάσσονται σε σειρές για να σχηματίσουν αυτό που ονομάζεται διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίων. δηλαδή, ένα διπλό στρώμα φωσφολιπιδίων.

Αυτή η διπλοστοιβάδα είναι το κύριο συστατικό των βιολογικών μεμβρανών, όπως η κυτταρική μεμβράνη και ο πυρηνικός φάκελος που περιβάλλει τον πυρήνα.

5- Ως ρυθμιστής pH

Τα ζωντανά όντα χρειάζονται ουδέτερες συνθήκες ζωής, επειδή οι περισσότερες βιολογικές δραστηριότητες μπορούν να εμφανιστούν μόνο σε ένα συγκεκριμένο ρΗ κοντά στην ουδετερότητα. δηλαδή, ούτε πολύ οξύ ούτε πολύ βασικό.

Η φωσφορική ομάδα είναι ένα σημαντικό ρυθμιστικό του ρΗ στα κύτταρα.

6- Στα οικοσυστήματα

Σε περιβάλλοντα γλυκών υδάτων ο φώσφορος είναι ένα θρεπτικό συστατικό που περιορίζει την ανάπτυξη των φυτών και των ζώων.

Η αύξηση της ποσότητας των μορίων που περιέχουν φώσφορο (όπως φωσφορικές ομάδες) μπορεί να προάγει την ανάπτυξη του πλαγκτού και των φυτών.

Αυτή η αύξηση στην ανάπτυξη των φυτών μεταφράζεται σε περισσότερα τρόφιμα για άλλους οργανισμούς, όπως το ζωοπλαγκτόν και τα ψάρια. Έτσι, η τροφική αλυσίδα συνεχίζει μέχρι να φτάσει στον άνθρωπο.

Μια αύξηση στα φωσφορικά άλατα αρχικά θα αυξήσει τον αριθμό των πλαγκτόν και των ψαριών, αλλά η υπερβολική αύξηση θα περιορίσει και άλλα θρεπτικά συστατικά που είναι επίσης σημαντικά για την επιβίωση, όπως το οξυγόνο.

Αυτή η εξάντληση του οξυγόνου ονομάζεται ευτροφισμός και μπορεί να σκοτώσει τα υδρόβια ζώα.

Τα φωσφορικά άλατα μπορεί να αυξηθούν λόγω ανθρώπινων δραστηριοτήτων, όπως η επεξεργασία λυμάτων, η βιομηχανική απόρριψη και η χρήση λιπασμάτων στη γεωργία.

Αναφορές

1. Alberts, Β., Johnson, Α., Lewis, J., Morgan, D., Raff, Μ., Roberts, Κ. & Walter, Ρ. (2014). Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου (6η έκδ.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Βιοχημεία (8η έκδοση). W. Η. Freeman and Company.
3. Hudson, J.J., Taylor, W. D. & Schindler, D.W. (2000). Συγκέντρωση φωσφορικών σε λίμνες. Φύση, 406(6791), 54-56.
4. Karl, D. Μ. (2000). Υδάτινη οικολογία Φώσφορος, το προσωπικό της ζωής. Φύση, 406(6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Cell and Molecular Biology: Έννοιες και πειράματα (6η έκδ.). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, Α, Kaiser, C., Krieger, Μ, Bretscher, Α, Ploegh, H., Amon, Α & Martin, Κ (2016). Molecular Cell Biology (8η έκδοση). W. Η. Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, Μ. (2017). Αρχές Lehninger της Βιοχημείας (7η έκδ.). W. Η. Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Βασικές αρχές της βιοχημείας: Ζωή στο μοριακό επίπεδο (5η έκδοση). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C. & Zhu, Υ. G. (2014). Η δυναμική οξειδοαναγωγική αρσενική μεσολαβούμενη από κυανοβακτήρια ρυθμίζεται από φωσφορικά άλατα σε υδάτινα περιβάλλοντα. Περιβαλλοντική επιστήμη και τεχνολογία, 48(2), 994-1000.