KĀDA IR FOSFĀTU GRUPA? FUNKCIJAS UN FUNKCIJAS - ĶĪMIJA - 2025

Fosfāts grupa ir molekula, kas sastāv no fosfora atomu savienots ar četriem skābekli. Tā ķīmiskā formula ir PO43-. Šo atomu grupu sauc par fosfātu grupu, kad tā ir piesaistīta molekulai, kas satur oglekli (jebkuru bioloģisko molekulu).

Visas dzīvās lietas ir izgatavotas no oglekļa. Fosfātu grupa atrodas ģenētiskajā materiālā enerģijas molekulās, kas ir svarīgas šūnu metabolismam, veidojot daļu no bioloģiskajām membrānām un dažām saldūdens ekosistēmām.

F ķēdē pievienotā fosfāta grupa.

Ir skaidrs, ka fosfātu grupa atrodas daudzās svarīgās organismu struktūrās.

Elektroni, kas dalīti starp četriem skābekļa atomiem un oglekļa atomu, var uzglabāt daudz enerģijas; šī spēja ir būtiska dažām viņu lomām šūnā.

Fosfātu grupas 6 galvenās funkcijas

1- nukleīnskābēs

DNS un RNS, visu dzīvo lietu ģenētiskais materiāls, ir nukleīnskābes. Tos veido nukleotīdi, kurus savukārt veido slāpekļa bāze, 5 oglekļa cukurs un fosfātu grupa.

Katra nukleotīda 5 oglekļa cukurs un fosfātu grupa veido kopā nukleīnskābju mugurkaulu.

Kad nukleotīdi nav savienoti viens ar otru, veidojot DNS vai RNS molekulas, tie pievienojas vēl divām fosfātu grupām, veidojot tādas molekulas kā ATP (adenozīna trifosfāts) vai GTP (guanozīna trifosfāts).

2 - kā enerģijas krātuve

ATP ir galvenā molekula, kas šūnām piegādā enerģiju, lai tās varētu veikt dzīvībai svarīgās funkcijas.

Piemēram, kad muskuļi saraujas, muskuļu olbaltumvielas to izmanto ATP.

Šo molekulu veido adenozīns, kas savienots ar trim fosfātu grupām. Starp šīm grupām izveidotās saites ir ar lielu enerģiju.

Tas nozīmē, ka, sadaloties šīm saitēm, tiek atbrīvots liels daudzums enerģijas, ko var izmantot darbam šūnā.

Fosfātu grupas noņemšanu, lai atbrīvotu enerģiju, sauc par ATP hidrolīzi. Rezultāts ir brīvs fosfāts plus ADP molekula (adenozīndifosfāts, jo tajā ir tikai divas fosfātu grupas).

Fosfātu grupas ir atrodamas arī citās enerģijas molekulās, kas ir mazāk izplatītas nekā ATP, piemēram, guanozīna trifosfātā (GTP), citidīna trifosfātā (CTP) un uridīna trifosfātā (UTP).

3 - olbaltumvielu aktivizēšanā

Fosfātu grupas ir svarīgas olbaltumvielu aktivizēšanā, lai tās varētu veikt noteiktas funkcijas šūnās.

Olbaltumvielas tiek aktivizētas, izmantojot procesu, ko sauc par fosforilēšanu, kas ir vienkārši fosfātu grupas pievienošana.

Kad fosfātu grupa ir pievienota proteīnam, tiek teikts, ka proteīns ir fosforilēts.

Tas nozīmē, ka tas ir aktivizēts, lai varētu veikt noteiktu darbu, piemēram, nest ziņojumu uz citu olbaltumvielu šūnā.

Olbaltumvielu fosforilēšanās notiek visās dzīves formās, un olbaltumvielas, kas pievieno šīs fosfātu grupas citām olbaltumvielām, sauc par kināzēm.

Interesanti pieminēt, ka dažreiz kināzes uzdevums ir fosforilēt citu kināzi. Un otrādi, defosforilēšana ir fosfātu grupas noņemšana.

4- Šūnu membrānās

Fosfātu grupas var pievienoties lipīdiem, veidojot cita veida ļoti svarīgas biomolekulas, ko sauc par fosfolipīdiem.

Tās nozīme slēpjas faktā, ka fosfolipīdi ir galvenā šūnu membrānu sastāvdaļa, un tās ir dzīvībai svarīgas struktūras.

Daudzas fosfolipīdu molekulas ir sakārtotas rindās, veidojot to, ko sauc par fosfolipīdu divslāni; tas ir, divkāršs fosfolipīdu slānis.

Šis divslānis ir galvenā bioloģisko membrānu sastāvdaļa, piemēram, šūnu membrāna un kodola apvalks, kas ieskauj kodolu.

5 - kā pH regulators

Dzīvām lietām dzīvībai nepieciešami neitrāli apstākļi, jo vairums bioloģisko aktivitāšu var notikt tikai pie noteikta pH līmeņa, kas ir tuvu neitrālam; tas ir, ne ļoti skābs, ne ļoti pamata.

Fosfātu grupa ir svarīgs pH buferis šūnās.

6- ekosistēmās

Saldūdens vidē fosfors ir barības viela, kas ierobežo augu un dzīvnieku augšanu.

Palielinot fosforu saturošu molekulu daudzumu (piemēram, fosfātu grupas), var veicināt planktona un augu augšanu.

Šis augu augšanas pieaugums nozīmē vairāk barības citiem organismiem, piemēram, zooplanktonam un zivīm. Tādējādi barības ķēde tiek turpināta, līdz tā nonāk pie cilvēkiem.

Fosfātu palielināšanās sākotnēji palielinās planktona un zivju skaitu, bet pārāk liels pieaugums ierobežos citas uzturvielas, kas ir svarīgas arī izdzīvošanai, piemēram, skābekli.

Šo skābekļa deficītu sauc par eitrofikāciju, un tas var nogalināt ūdensdzīvniekus.

Fosfāti var palielināties cilvēku darbību dēļ, piemēram, notekūdeņu attīrīšanā, rūpnieciskajā izvadīšanā un mēslošanas līdzekļu izmantošanā lauksaimniecībā.

Atsauces

1. Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., Morgans, D., Rafs, M., Roberts, K. un Valters, P. (2014). Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). Garland zinātne.
2. Bergs, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Bioķīmija (8. izdevums). WH Freeman un uzņēmums.
3. Hudsons, Dž. Dž., Teilors, WD un Šindlers, DW (2000). Fosfātu koncentrācija ezeros. Daba, 406 (6791), 54–56.
4. Kārlis, DM (2000). Ūdens ekoloģija. Fosfors, dzīves personāls. Daba, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Šūnu un molekulārā bioloģija: koncepcijas un eksperimenti (6. izd.). Vilejs.
6. Lodish, H., Berks, A., Kaizers, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulāro šūnu bioloģija (8. izdevums). WH Freeman un uzņēmums.
7. Nelsons, D. un Kokss, M. (2017). Lehingera bioķīmijas principi (7. izdevums). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Bioķīmijas pamati: dzīve molekulārā līmenī (5. izdevums). Vilejs.
9. Zhang, S., Rensing, C., & Zhu, YG (2014). Ciānbaktēriju mediētā arsēna redoksa dinamiku ūdens vidē regulē fosfāts. Vides zinātne un tehnoloģija, 48 (2), 994–1000.