КАКВО ПРЕДСТАВЛЯВА ФОСФАТНАТА ГРУПА? ФУНКЦИИ И ФУНКЦИИ - ХИМИЯ - 2025

А фосфатна група е молекула, съставена от фосфорен атом, свързан към четири кислород. Химическата му формула е PO43-. Тази група атоми се нарича фосфатна група, когато е свързана към молекула, която съдържа въглерод (всяка биологична молекула).

Всички живи същества са направени от въглерод. Фосфатната група присъства в генетичния материал в енергийни молекули, важни за клетъчния метаболизъм, образуващи част от биологични мембрани и някои сладководни екосистеми.

Фосфатна група, прикрепена към R верига.

Ясно е, че фосфатната група присъства в много важни структури в организмите.

Електроните, споделени между четирите кислородни атома и въглеродния атом, могат да съхраняват много енергия; тази способност е жизненоважна за някои от техните роли в клетката.

6-те основни функции на фосфатната група

1- В нуклеиновите киселини

ДНК и РНК, генетичният материал на всички живи същества, са нуклеинови киселини. Те са изградени от нуклеотиди, които от своя страна са съставени от азотна основа, 5-въглеродна захар и фосфатна група.

5-въглеродна захар и фосфатната група на всеки нуклеотид се обединяват и образуват основата на нуклеиновите киселини.

Когато нуклеотидите не са свързани помежду си, за да образуват ДНК или РНК молекули, те се присъединяват към две други фосфатни групи, пораждащи молекули като АТФ (аденозин трифосфат) или GTP (гуанозин трифосфат).

2- Като запас за енергия

АТФ е основната молекула, която доставя енергия на клетките, така че те да могат да изпълняват жизнените си функции.

Например, когато мускулите се свиват, мускулните протеини използват ATP за това.

Тази молекула е изградена от аденозин, свързан с три фосфатни групи. Връзките, образувани между тези групи, са с висока енергия.

Това означава, че когато тези връзки са прекъснати, се отделя голямо количество енергия, която може да се използва за работа в клетката.

Отстраняването на фосфатна група за освобождаване на енергия се нарича ATP хидролиза. Резултатът е свободен фосфат плюс ADP молекула (аденозин дифосфат, тъй като има само две фосфатни групи).

Фосфатните групи се намират и в други енергийни молекули, които са по-рядко срещани от АТФ, като гуанозин трифосфат (GTP), цитидин трифосфат (CTP) и уридин трифосфат (UTP).

3- При активиране на протеини

Фосфатните групи са важни за активирането на протеините, така че те да могат да изпълняват определени функции в клетките.

Протеините се активират чрез процес, наречен фосфорилиране, което е просто добавяне на фосфатна група.

Когато фосфатната група е прикрепена към протеин, се казва, че протеинът е фосфорилиран.

Това означава, че е активиран, за да може да свърши определена работа, като например да носи съобщение до друг протеин в клетката.

Фосфорилирането на протеини се среща във всички форми на живот, а протеините, които добавят тези фосфатни групи към други протеини, се наричат ​​кинази.

Интересно е да се спомене, че понякога работата на киназата е да фосфорилира друга киназа. Обратно, дефосфорилирането е отстраняване на фосфатна група.

4- В клетъчните мембрани

Фосфатните групи могат да се присъединят към липидите, за да образуват друг вид много важни биомолекули, наречени фосфолипиди.

Неговото значение се състои във факта, че фосфолипидите са основният компонент на клетъчните мембрани и това са основни структури за живота.

Много фосфолипидни молекули са подредени в редове, за да образуват това, което се нарича фосфолипиден двуслоен; тоест двоен слой фосфолипиди.

Този двуслоен е основният компонент на биологичните мембрани, като клетъчната мембрана и ядрената обвивка, която заобикаля ядрото.

5- Като регулатор на pH

Живите същества се нуждаят от неутрални условия за живот, тъй като повечето биологични дейности могат да се извършват само при специфично pH, близко до неутрално; тоест нито много кисел, нито много основен.

Фосфатната група е важен рН буфер в клетките.

6- В екосистемите

В сладководни среди фосфорът е хранително вещество, което ограничава растежа на растенията и животните.

Увеличаването на количеството на фосфорсъдържащи молекули (като фосфатни групи) може да насърчи растежа на планктон и растения.

Това увеличение на растежа на растенията се превръща в повече храна за други организми, като зоопланктон и риби. Така хранителната верига се продължава, докато достигне до хората.

Увеличаването на фосфатите първоначално ще увеличи броя на планктон и риба, но твърде голямото увеличение ще ограничи други хранителни вещества, които също са важни за оцеляването, като кислород.

Това изчерпване на кислорода се нарича еутрофикация и може да убие водни животни.

Фосфатите могат да се увеличат поради човешки дейности, като пречистване на отпадъчни води, промишлено заустване и използване на торове в селското стопанство.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Молекулярна биология на клетката (6-то изд.). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Биохимия (8-мо изд.). WH Freeman и компания.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD, & Schindler, DW (2000). Концентрации на фосфати в езера. Природа, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Водна екология. Фосфор, персоналът на живота. Природа, 406 (6791), 31-33.
5. Карп, Г. (2009). Клетъчна и молекулярна биология: концепции и експерименти (6-то издание). Уайли.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Молекулярна клетъчна биология (8-мо изд.). WH Freeman и компания.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Принципи на биохимията на Ленингер (7-мо изд.). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Основи на биохимията: живот на молекулярно ниво (5-то изд.). Уайли.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Цианобактериите-медиирана арсенова окислително-възстановителна динамика се регулира от фосфат във водна среда. Наука и технологии за околната среда, 48 (2), 994–1000.