ČO JE TO FOSFÁTOVÁ SKUPINA? FUNKCIE A FUNKCIE - CHÉMIA - 2026

Fosfátové skupiny je molekula tvorená atóm fosforu viazaný k štyrom kyslíka. Jeho chemický vzorec je PO43-. Táto skupina atómov sa nazýva fosfátová skupina, keď je pripojená k molekule, ktorá obsahuje uhlík (akákoľvek biologická molekula).

Všetky živé veci sú vyrobené z uhlíka. Fosfátová skupina je prítomná v genetickom materiáli v energetických molekulách dôležitých pre metabolizmus buniek a tvorí súčasť biologických membrán a niektorých sladkovodných ekosystémov.

Fosfátová skupina pripojená k R reťazcu.

Je zrejmé, že fosfátová skupina je v organizmoch prítomná v mnohých dôležitých štruktúrach.

Elektróny zdieľané medzi štyrmi atómami kyslíka a atómom uhlíka môžu ukladať veľa energie; táto schopnosť je životne dôležitá pre niektoré ich úlohy v bunke.

6 hlavných funkcií fosfátovej skupiny

1- V nukleových kyselinách

DNA a RNA, genetický materiál všetkých živých vecí, sú nukleové kyseliny. Sú tvorené nukleotidmi, ktoré sú zase tvorené dusíkatou zásadou, 5-uhlíkovým cukrom a fosfátovou skupinou.

5-uhlíkový cukor a fosfátová skupina každého nukleotidu sa spoja a tvoria kostru nukleových kyselín.

Pokiaľ nie sú nukleotidy navzájom spojené, aby vytvorili molekuly DNA alebo RNA, spájajú dve ďalšie fosfátové skupiny, čo vedie k vzniku molekúl, ako je ATP (adenozíntrifosfát) alebo GTP (guanozíntrifosfát).

2 - Ako zásoba energie

ATP je hlavná molekula, ktorá dodáva bunkám energiu, aby mohli vykonávať svoje životne dôležité funkcie.

Napríklad, keď sa svaly stiahnu, svalové proteíny na to používajú ATP.

Táto molekula je tvorená adenozínom spojeným s tromi fosfátovými skupinami. Väzby vytvorené medzi týmito skupinami sú vysoká energia.

To znamená, že po prerušení týchto väzieb sa uvoľní veľké množstvo energie, ktoré sa dá použiť na prácu v bunke.

Odstránenie fosfátovej skupiny na uvoľnenie energie sa nazýva ATP hydrolýza. Výsledkom je voľný fosfát plus molekula ADP (adenozín difosfát, pretože má iba dve fosfátové skupiny).

Fosfátové skupiny sa nachádzajú aj na iných energetických molekulách, ktoré sú menej bežné ako ATP, ako je guanozíntrifosfát (GTP), cytidíntrifosfát (CTP) a uridíntrifosfát (UTP).

3 - pri aktivácii proteínov

Fosfátové skupiny sú dôležité pri aktivácii proteínov, takže môžu v bunkách vykonávať určité funkcie.

Proteíny sa aktivujú procesom nazývaným fosforylácia, čo je jednoducho pridanie fosfátovej skupiny.

Keď je k proteínu pripojená fosfátová skupina, potom sa uvádza, že proteín je fosforylovaný.

To znamená, že bol aktivovaný, aby mohol vykonávať určitú prácu, napríklad prenášať správu inému proteínu v bunke.

Fosforylácia proteínu sa vyskytuje vo všetkých formách života a proteíny, ktoré tieto fosfátové skupiny pridávajú k iným proteínom, sa nazývajú kinázy.

Je zaujímavé uviesť, že niekedy je úlohou kinázy fosforylovať inú kinázu. Naopak, defosforylácia je odstránenie fosfátovej skupiny.

4 - V bunkových membránach

Fosfátové skupiny sa môžu spojiť s lipidmi za vzniku iného typu veľmi dôležitých biomolekúl nazývaných fosfolipidy.

Jeho dôležitosť spočíva v skutočnosti, že fosfolipidy sú hlavnou zložkou bunkových membrán a sú životne dôležitými štruktúrami.

Mnoho fosfolipidových molekúl je usporiadaných v radoch tak, aby tvorili tzv. Fosfolipidovú dvojvrstvu; to znamená dvojitá vrstva fosfolipidov.

Táto dvojvrstva je hlavnou zložkou biologických membrán, ako je bunková membrána a jadrový obal, ktorý obklopuje jadro.

5- Ako regulátor pH

Živé veci potrebujú pre život neutrálne podmienky, pretože väčšina biologických aktivít sa môže vyskytovať iba pri špecifickom pH blízkom neutrálnemu; to znamená, že nie je ani príliš kyslý ani zásaditý.

Fosfátová skupina je dôležitým pufrom pH v bunkách.

6 - V ekosystémoch

V sladkovodnom prostredí je fosfor živinou, ktorá obmedzuje rast rastlín a živočíchov.

Zvýšenie množstva molekúl obsahujúcich fosfor (napríklad fosfátových skupín) môže podporiť rast planktónu a rastlín.

Toto zvýšenie rastu rastlín sa premieta do väčšieho množstva potravín pre iné organizmy, ako napríklad zooplanktón a ryby. Potravinový reťazec teda pokračuje až do dosiahnutia ľudí.

Zvýšenie fosfátov spočiatku zvýši počet planktónov a rýb, ale príliš veľké zvýšenie obmedzí ďalšie živiny, ktoré sú tiež dôležité pre prežitie, napríklad kyslík.

Toto vyčerpanie kyslíka sa nazýva eutrofizácia a môže zabíjať vodné živočíchy.

Fosforečnany sa môžu zvyšovať v dôsledku ľudskej činnosti, ako je čistenie odpadových vôd, priemyselné vypúšťanie a používanie hnojív v poľnohospodárstve.

Referencie

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of Cell (6. vydanie). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemistry (8. vydanie). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD a Schindler, DW (2000). Koncentrácie fosfátov v jazerách. Náture, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Vodná ekológia. Fosfor, personál života. Náture, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Bunková a molekulárna biológia: Koncepty a experimenty (6. vydanie). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Celí Biology (8. vydanie). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehninger Principles of Biochemistry (7. vydanie). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni (5. vydanie). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C. a Zhu, YG (2014). Redoxná dynamika arzénu sprostredkovaná cyanobaktériami je regulovaná fosfátom vo vodnom prostredí. Environmental Science and Technology, 48 (2), 994-1000.