CO JE TO FOSFÁTOVÁ SKUPINA? FUNKCE A FUNKCE - CHEMIE - 2025

Fosfátové skupiny je molekula tvořená atom fosforu vázaný ke čtyřem kyslíku. Jeho chemický vzorec je PO43-. Tato skupina atomů se nazývá fosfátová skupina, pokud je připojena k molekule, která obsahuje uhlík (jakákoli biologická molekula).

Všechny živé věci jsou vyrobeny z uhlíku. Fosfátová skupina je přítomna v genetickém materiálu v energetických molekulách důležitých pro buněčný metabolismus a tvoří součást biologických membrán a některých sladkovodních ekosystémů.

Fosfátová skupina připojená k řetězci R.

Je zřejmé, že fosfátová skupina je přítomna v mnoha důležitých strukturách organismů.

Elektrony sdílené mezi čtyřmi atomy kyslíku a atomem uhlíku mohou ukládat hodně energie; tato schopnost je životně důležitá pro některé jejich role v buňce.

6 hlavních funkcí fosfátové skupiny

1- V nukleových kyselinách

DNA a RNA, genetický materiál všech živých věcí, jsou nukleové kyseliny. Jsou tvořeny nukleotidy, které jsou zase tvořeny dusíkatou bází, 5-uhlíkovým cukrem a fosfátovou skupinou.

5-uhlíkový cukr a fosfátová skupina každého nukleotidu se spojí a tvoří páteř nukleových kyselin.

Pokud nukleotidy nejsou vzájemně spojeny za vzniku molekul DNA nebo RNA, spojí dvě další fosfátové skupiny, což vede k vzniku molekul, jako je ATP (adenosintrifosfát) nebo GTP (guanosintrifosfát).

2- Jako zásoba energie

ATP je hlavní molekula, která dodává buňkám energii, aby mohly vykonávat své životně důležité funkce.

Například, když se svaly stahují, svalové proteiny k tomu používají ATP.

Tato molekula je tvořena adenosinem spojeným se třemi fosfátovými skupinami. Vazby vytvořené mezi těmito skupinami jsou vysoká energie.

To znamená, že když jsou tyto vazby přerušeny, uvolní se velké množství energie, které lze použít k práci v buňce.

Odstranění fosfátové skupiny k uvolnění energie se nazývá ATP hydrolýza. Výsledkem je volný fosfát plus molekula ADP (adenosin difosfát, protože má pouze dvě fosfátové skupiny).

Fosfátové skupiny se také nacházejí na jiných energetických molekulách, které jsou méně běžné než ATP, jako je guanosin trifosfát (GTP), cytidin trifosfát (CTP) a uridin trifosfát (UTP).

3- Při aktivaci proteinů

Fosfátové skupiny jsou důležité při aktivaci proteinů, takže mohou vykonávat určité funkce v buňkách.

Proteiny jsou aktivovány procesem nazývaným fosforylace, což je jednoduše přidání fosfátové skupiny.

Když je k proteinu připojena fosfátová skupina, je o proteinu fosforylováno.

To znamená, že byl aktivován, aby mohl vykonávat určitou práci, jako je přenos zprávy do jiného proteinu v buňce.

K fosforylaci proteinu dochází ve všech formách života a proteiny, které přidávají tyto fosfátové skupiny k jiným proteinům, se nazývají kinázy.

Je zajímavé zmínit, že někdy je úkolem kinázy fosforylovat jinou kinázu. Naopak defosforylace je odstranění fosfátové skupiny.

4- V buněčných membránách

Fosfátové skupiny se mohou spojit s lipidy za vzniku jiného typu velmi důležitých biomolekul nazývaných fosfolipidy.

Jeho význam spočívá ve skutečnosti, že fosfolipidy jsou hlavní složkou buněčných membrán a že jsou životně důležitými strukturami.

Mnoho fosfolipidových molekul je uspořádáno v řadách, aby vytvořily tzv. Fosfolipidovou dvojvrstvu; to znamená, dvojitá vrstva fosfolipidů.

Tato dvojvrstva je hlavní složkou biologických membrán, jako je buněčná membrána a jaderná obálka, která obklopuje jádro.

5- Jako regulátor pH

Živé věci potřebují pro život neutrální podmínky, protože většina biologických aktivit může nastat pouze při specifickém pH blízkém neutrálním; to znamená, že není ani velmi kyselý, ani velmi zásaditý.

Fosfátová skupina je důležitým pH pufrem v buňkách.

6 - V ekosystémech

Ve sladkovodních prostředích je fosfor živinou, která omezuje růst rostlin a zvířat.

Zvýšení množství molekul obsahujících fosfor (jako jsou fosfátové skupiny) může podpořit růst planktonu a rostlin.

Toto zvýšení růstu rostlin se promítá do více potravy pro jiné organismy, jako je zooplankton a ryby. Potravinový řetězec tedy pokračuje, dokud nedosáhne člověka.

Zvýšení fosfátů zpočátku zvýší počet planktónů a ryb, ale příliš velké zvýšení omezí další živiny, které jsou také důležité pro přežití, jako je kyslík.

Toto vyčerpání kyslíku se nazývá eutrofizace a může zabíjet vodní živočichy.

Fosforečnany se mohou zvyšovat v důsledku lidských činností, jako je čištění odpadních vod, průmyslové vypouštění a používání hnojiv v zemědělství.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekulární biologie buňky (6. vydání). Věnec věnec.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemistry (8. ed.). WH Freeman and Company.
3. Hudson, JJ, Taylor, WD a Schindler, DW (2000). Koncentrace fosfátů v jezerech. Nature, 406 (6791), 54-56.
4. Karl, DM (2000). Vodní ekologie. Fosfor, štáb života. Nature, 406 (6791), 31-33.
5. Karp, G. (2009). Buněčná a molekulární biologie: koncepce a experimenty (6. vydání). Wiley.
6. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. ed.). WH Freeman and Company.
7. Nelson, D. & Cox, M. (2017). Lehningerovy principy biochemie (7. vydání). WH Freeman.
8. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochemie: Život na molekulární úrovni (5. vydání). Wiley.
9. Zhang, S., Rensing, C. a Zhu, YG (2014). Redoxní dynamika arsenu zprostředkovaná sinicemi je ve vodném prostředí regulována fosfátem. Environmental Science and Technology, 48 (2), 994–1000.